KR960013327B1

KR960013327B1 - 물의 정화방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR960013327B1
Application number: KR1019930015088A
Authority: KR
Inventors: 히데오 하야가와
Original assignee: 히데오 하야가와
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-08-04
Publication date: 1996-10-04
Also published as: JPH0731981A; DE69315204D1; DE69315204T2; EP0630857B1; EP0630857A1; KR950005754A; US5376242A; JP3325081B2

Abstract

내용 없음.

Description

물의 정화 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 정화방법에 사용되는 정화장치의 1실시예를 나타내는 종난면도.

제2도는 정화 장치에 있어서의 전극판 세트의 일부분해 사시도.

제3도는 전극판 세트의 중앙 종단면도.

제4도는 정화 장치의 전기회로도.

제5도는 정화장치의 접지 전극으로 관측되는 직류 전류의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상자형상 부유기 1a : 부유기 본체

1b : 덮게 1c : 파도 저지부

2 : 전극판 세트 3 : 제어 상사

4 : 직류 전원 21 : 접지 전극

22 : 인가 전극 24 : 연결봉

25 : 고리형상 스페이서 26 : 티탄봉

31 : 가변저항 31a : 제1고주파 스위치

31b : 제2고주파 스위치 33A,33B,34A,34B : 트랜지스터

36 : 고주파 전환 지령 회로 37A,37B : 저항

38 : 고주파 발진기 39A,39B : 저주파스위치

40 : 저주파 전환 지령 회로 41A,41B,42A,42B : 저항

본 발명은 전기적 처리에 의해 호소, 하천, 혹은 공장내의 공업폐수의 저수지등의 대량의 물에 전기에너지를 부여해서 정화처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

오늘날 생활폐기물, 공업폐수, 골프장등의 각종 오염원에 의한 호소, 하천등의 수질오염이 현저해지고 있고, 심각한 공해문제로 되어 있다.

종래에 호소의 물등의 정화처리 방법 및 장치로서는 하수처리등에 있어 일반적으로 사용되고 있는 공기를 쐬는 처리를 하는 방법이 잘 알려져 있다. 그러한 공기를 쬐게하는 처리방법은 물속에 송풍기로 공기를 송풍하므로서 수질개선을 도모한 것이었다.

그러나, 호소의 물등의 정화처리는 대량의 물처리를 필요로 하기 때문에 그러한 공기를 쬐는 처리방법에 의한 경우에 있어서는 대규모의 처리설비를 필요로 하고, 막대한 비용이 들뿐만 아니라 기계적 처리이기 때문에 부분적으로 수질 개선은 되지만 호소전체의 물처리는 불가능에 가깝다.

또, 물의 오염정도는 탁한 도수, 취기 용존산소량, 화학적 산소요구량(COD) 인산염 농도등의 수치에 의해 알 수가 있으나, 그러한 기계적 처리방법으로서는 양적으로만이 아니고 이들 오염항목에 있어서도 부분적 개선밖에 얻을 수가 없고 충분한 처리효과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.

한편, 전기적 처리는 비교적 소규모의 음료수 처리등에 일정한 효과가 얻어지는 일은 있어도 호소나 공업폐수용 저수지등의 물처리와 같이 대량으로 더구나 오염정도가 심한 물처리를 요하는 장면에서는 거의 실용화되어 있지 않고, 유효한 해결방법이 없는 것이 현상이다.

여기서 본 발명자는 상술한 바와 같은 현상을 감안하여 예의 연구를 끌어내리는 것에 의해 상당한 정도로 오염된 호소의 물등이라도 효율적으로 소망하는 정화가 달성되는 것을 발견하여 본 발명을 이룩하는데 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 수중 생물에 악 영향을 주는 일이 없이 소비전력이 적은 간단한 장치로 더구나 대용량의 물처리가 가능한 호소의 물등의 정화방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적은 정화 대상의 물속에 한쌍의 인가 전극과 그 인가 전극에 근접시킨 접지 전극을 배치하고 인가 전극으로서 전해성이 높은 금속으로된 전극을 사용하고 한쌍의 인가 전극에 고주파의 교류 전압을 교대로 인가하므로서 물의 산화 환원 전위를 내리는 것으로 달성된다.

그러한 방법에 사용되는 교류 전압은 직류 전원으로부터의 직류 전압을 고주파의 교류로 변환해서 인가전극의 각각에 교대로 부여하는 것으로도 달성되고, 그러한 방법에 의하면 휴대가 용이한 전지를 사용할 수가 있기 때문에 어떠한 장소에서도 본 정수방법의 실시가 가능하게 된다.

한쌍의 접지 전극을 설치하여 저주기로 교대로 접지시키면 접지 전극의 표면에의 부착물이 생기기 어렵고 장시간의 사용에도 견딜 수 있다.

그러한 물의 정화 방법에 사용되는 장치로서는 예를 들면 대향하는 한쌍의 판형상의 접지 전극과 그 접지 전극간 중앙에 병렬로 격리 배치한 전해성이 높은 금속으로된 한쌍의 판형상의 인가 전극으로된 적극판 세트와 그 전극판 세트를 외벽에 부착해서 된 부유가 자유로운 상자형상의 부유기와 직류 전원과 그 직류 전원에 가변 저항을 거쳐서 각각 접속되어 있어서 직류 전원으로부터의 직류 전압을 고파의 교류로 변환해서 인가 전극에 교대로 부여하는 제1, 제2의 고주파 스위치와 이들 고주파 스위치에 저항을 거쳐서 고주파의 전환 지령을 부여하는 플립 플롭(flip-flop)회로로된 고주파 전환 지령회로와 그 고주파 전환 지령회로에 고주파 신호를 부여하는 고주파 발진기와를 구비함과 동시에 상자형상 부유기 내에 수용된 제어상자로 된 정수 장치를 사용할 수가 있다. 그러한 정수 장치의 부유기 상자의 4방의 외벽에는 전극판 세트를 각각 구비함과 동시에 위쪽 개방구 가장자리부에는 외측 아래쪽으로 굴곡시켜서 된 파도 저지부를 형성하도록 한것으로서 침수를 방지하면서 수상에 부유시킨 상태에서의 정수 처리를 확실히 하게 하는 것이다.

본 발명의 방법에 의해 정화 대상의 호소, 하천, 공업폐수용 저수지 증의 수중에 배치한 한쌍의 인가 전극에 교류 전압을 교대로 인가하면 단시간에 산화 환원 전위가 -600mV 정도까지 내려가 수중의 유기물은 분해되어서 거의 가스화하고, 일부는 응집해서 침전된다. 여기서 인가 전극에의 인가에 의해 인가 전극이 발열하고, 그 주변의 수온이 상승해서 대류가 생긴다. 또, 처리수의 수온이 15℃ 이하의 경우에는 산화 환원 전위는 거의 내려가지 않지만 그러한 인가 전극의 발열에 의해 그 주변의 수온이 상승하는 결과 수온이 15℃ 이하의 경우에도 산화 환원 전위의 저하 현상이 보여진다.

다시 또 산화 환원된 전위가 -600mV 이하의 수중에 있어서는 안료에 의한 색이 소멸된다. 또, 그러한 고주파 교류 전압의 인가에 의해 피처리수 중에 생기는 현상은 확실한 검증수단이 적고, 물분자의 구조변화등 명확하지 않은 부분도 있으나, 정화결과는 탁한 도수, 취기, 용존산소량, 화학적 산소 요구량(COD) 인산염 농도들의 수치에 의해 검증할 수가 있다. 그리고 이들 검증결과는 산화 환원 전위의 수치를 갖고 정화정도의 지표로 할 수가 있다. 즉, 오염이 진행된 호소의 물등의 산화 환원 전위를 내리므로서 오염수가 정화된다.

상기한 물정화 장치에 있어서 직류 전원으로부터의 출력은 고주파 발진기로부터 고주파 전환 지령회로에 고주파 신호가 부여되면 그 고주파 전환 지령회로로부터 고주파의 전환 지령이 출력되고, 제1, 제2 고주파 스위치에 교대로 부여되고 이들, 제1, 제2의 고주파 스위치가 고주기로 온·오프(ON/OFF)되어서 고주파 교류가 형성되고 한쌍의 인가 전극에 교대로 인가된다.

실시예

다음에 본 발명의 호소의 물등의 정화방법 및 그 장치에 관한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조해서 다시 또 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 호소의 물등의 정화방법에 사용되는 정화장치이며, 물(P)에 부유가 자유로운 상자형상 부유기(1)과 전극판 세트(2)와 제어상자(3)으로 구성되어 있다.

상자형상 부유기(1)은 강화 플라스틱제이며, 위쪽 개방구의 상자형상의 부유기 본체(1a)과 그 본체의 개방구부를 밀폐시키는 덮개(1b)로 이루어진다.

상자형상 본체(1a)의 위쪽 개방구 가장자리부에는 물의 침입 방지를 위해 외측으로 굴곡시켜진 파도저지부(1c)가 일체로 형성되고, 그 파도 저지부에 대응해서 덮개(1b)의 주위 가장자리부도 만곡되어 있다. 부유기 본체(1a)의 외벽 4면에는 각각 전극판 세트(2)가 부착되어 있다. 전극판 세트(2)는 제2도 및 제3도에 나타내는 바와 같이 대향하는 한쌍의 스테인레스제의 접지 전극(21),(21)과 그 접지 전극간 중앙에 병렬로 배치한 한쌍의 아연판제의 인가 전극(22),(22)를 갖고, 접지 전극(21),(21)의 외측에 설치된 보호판(23),(23)에 의해 양면이 보호되어 있다. 각 전극(21),(22)와 보호판(23)은 각각의 관통구멍(21a),(22a),(23a)를 거쳐서 절연성의 연결봉(24)로서 연결 유지되고 접지 전극(21)과 인가 전극(22)간에는 절연성의 고리형상 스페이서(25,(25)....에 의해 등간격으로 격리되어 있다.

본 실시예에서는 접지 전극(21),(21)간의 거리를 약80mm로 인가 전극(22),(22)간의 거리를 약 30mm로 설정하고 있다. 또, 보호판(23)에는 다수의 구멍이 형성된 천공 급속제로서 방청 처리가 시행되어 있다.

본 실시예에서는 인가 전극으로서 아연판을 사용했으나 전해성이 높은 금속이라면 아연이외에 예를 들면 산화리튬, 마그네슘합금, 동, 철, 스테인레스등의 금속을 사용할 수 있다.

각 전극(21),(22)는 위쪽으로 뻗은 티탄봉(26),(26)을 부유기본체(1)의 벽을 관통시켜서(도시하지 않음)그 부유기 본체내에 설치된 제어상자(3)의 회로에 접속되어 있다(제4도 참조). 제어상자(3)내의 각 전극판 세트(2)와의 관계에 있어서의 전기회로는 제4도에 나타내는 바와 같고, 제어상자 밖의 50V의 직류전원(4)와 인가 전극(22),(22)의 사이에는 가변저항(31)을 거쳐서 그 직류 전원으로부터의 직류 전류를 고주파의 교류로 변환해서 인가 전극(22),(22)에 교대로 부여하는 제1, 제2의 고주파 스위치(32A),(32B)가 접속되어 있다. 이들 제1, 제2의 고주파 스위치(32A),(32B)는 트랜지스터(33A),(34A),(33B),(34B)로서 각각 구성되어 있다.

인가 전극(22),(22)간에는 콘덴서(35)를 거쳐서 접속되어 있다. 제1, 제2의 고주파 스위치(32A),(32B)에는 저항(37A),(37B)를 각가 거쳐서 그 스위치에 고주파의 전환지령을 부여하는 플립 플롭회로로 된 고주파 전환 지령회로(36)이 접속되고, 이 고주파 전환지령회로(36)에는 이 고주파 전환지령회로에 60KHZ의 고주파 신호를 부여하는 고주파 발진기(38)이 접속되어 있다.

접지 전극(21),(21)에는 이들 접지 전극을 교대로 저주기로 접지시키기 위한 트랜지스터로 된 저주파 스위치(39A)(39B)가 각각 접속되어 있다.

이들 저주파 스위치(39A),(39B)는 각각 저항(41A),(41B)를 거쳐서 저주파 전환 지령회로(40)에 접속되어 있다. 이 저주파 전환 지령회로(40)은 고주파 발진기(38)에 접속되고 그 고주파 발진기(38)의 60KHZ의 고주파 신호를 예를 들면1/2¹⁴로 주파수 분할해서 저주파 전환 지령을 저주파 스위치(39A),(39B)에 부여한다.

상기한 저주파 스위치(39A),(39B)에 접속된 저항(42A),(42B)는 그 저주파 스위치 콜렉터를 직류 전원의 플러스(+)측에 접속해서 스위치 OFF 시에 접지 전극(21),(21)을 정전위로 유지시키기 위한 것이다.

이와 같이 구성된 정화장치를 사용해서 본 발명의 정화방법을 실시하기 위해서는 정화 대상의 호소등의 적절한 장소에 배등에 매는등해서 적절한 개수의 상자형상 부유기(1)을 회로를 스위치 ON상태로 해서 부유시켜 두면 된다.

본 실시예에 있어서의 정화장치는 1대당의 전력 소요량이 600W로서 1일 약 1톤의 처리능력을 갖는 것으로서 호소, 공장내 저수지등의 대상용량의 크기에 따라 소요개수를 계산하여 설치한다.

스위치가 ON되면 직류 전원(4)로부터의 출력은 고주파발진기(38)로부터 고주파 전환 지령회로(36)에 고주파 신호가 부여되면 그 고주파 전환 지령회로로부터 고주파의 전환 지령이 출력되고, 제1, 제2 고주파 스위치(32A),(32B)에 교대로 부여되고, 이들 제1, 제2 의 고주파 스위치가 고주기로 ON,OFF 되어서 고주파 교류가 형성되고, 부유기 본체(1a)의 외벽 4면에 부착시킨 전극판세트(2)의 한쌍의 인가 전극(22), (22)에 교대로 인가된다. 이때, 인가 전극(22),(22)간에 나타나는 교류전압을 나타내면 제 5 도와 같고, 이들 교류전압의 파고치는 가변저항(31)에 의해 정해진다.

그리고, 인가 전극(22),(22), 접지 전극(21),(21)간에 각각 교대로 제6도에 나타내는 파형의 직류 전류가 관측되었다. 또, 상기한 정화장치를 정화대상의 호소 수중에 설치하는 때에는 그 호소에 있어서의 환류 상황을 파악해서 그 상류측에 설치해서 정화수가 전체에 퍼지도록 하낟. 혹은 파서 만든 수로등과 같이 물의 흐름이 없는 얕은 개소에 있어서는 정화장치 자체를 순차 이동시킬 수도 있다.

다음에 본 발명의 방법의 효과를 확인하기 위해 상기한 정화장치(단, 상자형상 부유기를 제외하고, 단일의 전극판 세트에 관한것)를 사용해서 실행한 호소수의 정화처리 시험예를 다음에 나타낸다.

(시험예)

오염도가 높다고 하는 데쓰까 늪의 물을 보트 발착장 부근으로부터 40ℓ (폴리스티렌 용기 2개)를 채취해서 실험실내로 갖어온 것을 플라스틱 물 탱크에 옮겨서 행했다.

처리시간과 ORP의 기간경과 변화와 취기 및 시각 변화와의 관계는 다음의 표 1과 같았다.

상기한 표 1로부터 산화 환원 전위의 저감이 정화작용에 연결되고, 정화정도의 지표가 되는 것이 확인되었다.

다음에 처리시간 15분에서 전원을 OFF후 18시간에 있어서의 COD 기타의 제항목을 측정한 결과는 다음의 표 2와 같았다.

제1항의 발명에 의하면 간단한 전기적 처리방법에 의해 대규모의 설비를 사용하는 일이 없이 저렴한 비용으로 효과적인 호소수등의 정화가 가능하다.

제2항의 발명에 의하면 축전기 전원을 사용할 수가 있기 때문에 휴대 이동이 용이하고 간편한 방법에 의해 각종 자연환경하에 있는 호소등의 정화가 가능하게 되었다.

제3항의 발명에 의하면 접지 전극의 표면에의 부착물이 생기기 어렵고 장시간의 사용에도 견딘다.

제4항의 발명에 의하면 상술한 간단한 정화방법을 가능하게 하는 간단한 정화장치를 제공할 수 있게 되었다.

제 5 항의 발명에 의하면 부유기 상자가 파도 저지부를 구비하고 있기 때문에 파도가 있는 실시 장소에서도 침수를 방지하면서 수상에 부유시킨 상태로 정수처리를 확실히 행할 수가 있다.

Claims

정화 대상의 물속의 한쌍의 인가 전극(22)와, 그 인가 전극(22)에 근접시킨 접지 전극(21)을 배치하고, 인가 전극(22)로서 전해성이 높은 금속으로된 전극을 사용하여 한쌍의 인가 전극(22)에 고주파의 교류전압을 교대로 인가시키므로서 물의 산화 환원 전위를 내리는 것을 특징으로 하는 물의 정화방법.
제1항에 있어서, 직류 전원 (4)로부터 직류 전압을 고주파의 교류로 변환에서 인가 전극(22)에 교대로 인가 시키는 것을 특징으로 하는 물의 정화방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 한쌍의 접지전극(21)을 설차함과 동시에 저주기로 교대로 접지시키는 것을 특징으로 하는 물의 정화방법.
대향하는 한쌍의 판형상의 접지전극(21)과, 그 접지 전극(21)간 중앙에 병렬로 격리 배치한 전해성이 높은 금속으로 된 한쌍의 판형상의 인가 전극(22)으로 된 전극판 세트 (2)와, 그 전극판 세트(2)를 외벽에 부착시켜서 된 부유가 자유로운 상자형상 부유기(1)과, 직류전원(4)와 그 직류 전원(4)에 가변저항(31)을 거쳐서 각각 접속되어 있어서 직류전원(4)로부터 직류전압을 고주파의 교류로 변환해서 인가 전극(22)에 교대로 부여하는 제1, 제2의 고주파 스위치 (32A),(32B)와 이들 고주파 스위치(37A),(37B)에 저항(37A),(38B)를 거쳐서 고주파의 전환 지령을 부여하는 플리 플롭 회로로된 주파수 전환지령회로(36)와, 그 고주파 전환지령회로(36)에 고주파 신호를 부여하는 고주파 발진기(38)와를 구비함과 동시에 상자형상 부유기(1)내에 수용된 제어상자(3)로 이루어진 것을 특징으로 하는 정수장치.
상자현 부유기(1)의 4방의 외벽에는 전극판 세트(2)가 각각 부착됨과 동시에 위쪽 개방구 가장자리에는 외측 아래쪽으로 굴곡해서된 파도 저지부(1c)를 형성하고, 또한 덮개 시공이 자유롭게 된 것을 특징으로 하는 정수 장치.