KR101144857B1 - 수처리용 전기 분해조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극판들의 부분 교환이 가능하고 전극판들의 교환이 용이하도록 함과 아울러, 절연돌기를 이용하여 복수개의 음극판과 양극판들이 서로 번갈아 밀착되게 배치되어 부피를 콤팩트화할 수 있으며, 처리수와의 접촉 면적을 증대시켜 단위면적당 처리수의 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 한 수처리용 전기 분해조에 관한 것이다.
본 발명의 구성은 상부가 개구되도록 오픈된 구조의 분해조 본체와, 분해조 본체 내에 배치되고 복수개의 양극판(+)들과 음극판(-)들이 서로 번갈아 밀착되게 배치되는 전기 분해부와, 전기 분해부의 좌,우 양측에 배치되는 고정판 및 분리판으로 대별된다.

Description

수처리용 전기 분해조{an electrolyzer for treatment of sewage}

본 발명은 수처리용 전기 분해조에 관한 것으로, 특히 전극판의 배치 구조를 개선하여 부피를 콤팩트화할 수 있으면서 처리수의 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 전극판들의 교환작업이 용이하게 이루어지도록 그 구조가 개선된 수처리용 전기 분해조에 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 폐수등은 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 처리공법 보다 처리 효율 및 속도가 뛰어난 물리 화학적 처리방법이 연구되고 있으며, 그중에서 전기 분해를 이용한 처리방법이 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 전기 분해조의 일 예로는 대한민국 실용신안 등록번호 제 20- 177458호 "전기분해를 이용한 하수처리장치용 전기분해조"에 개시되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리공정을 거친 처리수가 공급되도록 상부가 개방되고 격판(52)에 의해 부유물배출관(54)이 설치된 부유물 포집부(55)가 형성되고 부유물배출관(54)보다 상측으로 단차진 여과수배출관(56)이 설치되는 배출부(50)와, 배출부(50)와 일체로 형성되며 하부로 침전되는 응집물이 원활하게 포집된 후 배출되도록 하단이 좁아지도록 형성되어 응집물배출관(62)이 설치되는 반응조(60)와, 반응조(60)의 내부로 원통상의 전극관(72)이 다수개 겹쳐져 외부로 설치된 정류기와 연결되도록 설치되는 전기분해부(70)와, 전기분해부(70)의 중앙으로 삽입되며 하단으로 다수의 배출공(82)이 형성된 처리수공급관(80)으로 구성된 전기분해조(100)를 가지되, 처리수공급관(80)의 내부에 배출공(82) 상측에 일정높이(h)로부터 형성되는 원뿔형상의 균일분배부(10)와, 처리수공급관(82)의 하부에 처리수에 함유된 미세한 콜로이드성 입자를 응집 및 침전시킬 수 있도록 전자석부(20)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 종래 전기 분해조는 처리수가 균일분배부(10)로 인해 전기분해부(70)의 각 전극관(72)으로 균일하게 분배되고, 처리수에 함유된 콜로이드성 입자는 전자석부(20)에 부착되어 제거됨과 아울러, 처리수가 전기분해부(70)의 각 전극관(72)사이를 통과하면서 함유되어 있던 불순물이 전기적 반응에 의해 분해되면서 제거되는 유용한 기능을 갖고 있다.

그러나, 기존 전기 분해조는 전기분해부(70)의 각 전극관(72)이 일체형 구조를 가지게 됨에 따라 각각의 전극관(72)이 마모 또는 훼손되더라도 전기분해부(70) 전체를 교환해야 하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 전기 숏트 등의 문제를 예방하기 위해 각 전극관 사이의 간격을 일정하게 유지할 필요가 있으므로 부피가 커질 수 밖에 없으며, 이로 인해 단위면적당 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 종래 전기 분해조를 통과하는 처리수 중에 전기 분해가 이루어지지 않은 미처리수가 배출될 우려가 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창안된 것으로, 그 목적은 다음과 같다.

첫째, 전극의 교환 및 수리를 위한 분해, 조립이 용이하도록 구조가 개선된 수처리용 전기 분해조를 제공하는 데 있다.

둘째, 전극들 사이의 간격을 조밀하게 구성하면서 절연 기능을 구비하여 전극들 사이의 간격을 조밀하게 구성하여 전기 숏트 등의 문제를 예방함과 아울러, 단위면적당 전극 수를 많이 배치할 수 있으므로, 부피를 콤팩트화하면서 단위면적당 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 수처리용 전기 분해조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

셋째, 전기 분해조를 통과한 처리수중에 미처 전기 분해 처리가 되지 않은 미처리수가 배출되지 않도록 구조가 개선된 수처리용 전기 분해조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부가 개방되게 형성되고 일측에 처리수가 유입되어 수용되는 수용공간부가 형성되며 타측에 배출구가 형성된 분해조 본체와,

상기 분해조 본체의 중앙에 마련되어 상기 처리수의 유로를 형성하도록 격벽형태로 서로 마주보게 배치되는 분리판 및 고정판과,

상기 분리판과 고정판 사이에 배치되며 전기적으로 접속된 다수의 양극판과 음극판이 서로 번갈아 배치되고 상기 음극판의 외측에 절연재가 배치된 전기 분해부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 분해조 본체의 양측 내벽에 상기 분리판의 양측 부위를 지지하는 슬라이딩 레일부가 형성되어서, 상기 슬라이딩 레일부를 따라 상기 분리판이 상,하 슬라이딩 이동되어 상기 분해조 본체로부터 분리가능하도록 된 것이다.

상기 전기 분해부는 상기 고정판의 상,하부에 배치되고 각각 배선 연결되어 전기적으로 접속되는 양극체 및 음극체와, 상기 양극체 및 음극체에 축 결합되는 도전체 소재의 제 1,2고정축과, 상기 제 1고정축에 끼움 결합되고 복수개의 스페이서들에 의해 서로 이격되게 배치되는 양극판들과, 상기 제 2고정축에 끼움 결합되고 상기 양극판들의 사이에 각각 배치되며 복수개의 스페이서들에 의해 서로 이격되게 배치되는 음극판들과, 상기 음극판들의 양 외측에 돌출되게 배치되는 복수개의 절연돌기를 구비한다.

상기 전기 분해부를 통과하는 처리수가 상기 배출구 측으로 유입되는 부위에 고정턱을 갖는 격판부를 더 구비하되, 상기 고정턱의 높이는 상기 음극판의 상단부 높이와 동일하거나 더 낮게 형성된다.

본 발명은 아래와 같은 효과를 갖는다.

첫째, 슬라이딩 이동이 가능한 분리판의 구조 및 양극판과 음극판의 조립 구조의 특성상 양극판과 음극판의 부분 교환이 가능하고, 교환작업이 용이하므로 보수 및 유지관리가 간편한 매우 유용한 효과를 갖는다.

둘째, 절연돌기를 이용하여 양극판과 음극판을 서로 근접되게 배치시키면서 전기 숏트 현상을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 서로 근접되게 배치되어 밀집된 구조의 전극판 배치특성상 단위 면적당 처리수의 처리 효율을 향상시키며, 부피를 콤팩트화할 수 있으므로 설치 공간의 제약을 줄일 수 있는 이점을 갖는다.

셋째, 격판부에 형성된 고정턱의 구조 특성상 처리수가 전기 분해부의 전기 분해 영역을 통과해야만 하므로, 전기 분해 처리가 이루어지지 않은 처리수의 유출을 원천적으로 차단할 수 있다.

도 1은 종래 전기 분해조의 일 예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 수처리용 전기 분해조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 측단면도.
도 4는 도 2의 평면도.
도 5는 본 발명 전기 분해부를 확대하여 나타낸 사시도.
도 6은 도 5의 정면도.
도 7은 본 발명 분리판의 이탈과정을 나타낸 사용상태도.

본 발명은 전극판들의 부분 교환이 가능하고 전극판들의 교환이 용이하도록 함과 아울러, 절연돌기를 이용하여 복수개의 음극판과 양극판들을 서로 번갈아 밀착되게 배치시켜 부피를 콤팩트화할 수 있으며, 처리수와의 접촉 면적을 증대시켜 단위면적당 처리수의 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 한 수처리용 전기 분해조에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 처리수는 전기 분해조에 투입하기 전에 전처리 공정인 조정조에 투입시킨 후에 가성소다, 무기응집제 및 적절한 첨가제(Nacl, Na2so4)등을 넣고 혼합하여 전도성을 조정하는 전처리 단계와, 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.

본 발명에 따른 수처리용 전기 분해조는, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 그 구성은 상부가 개구되도록 오픈된 구조의 분해조 본체(100)와, 분해조 본체(100) 내에 배치되고 복수개의 양극(+)판(230)들과 음극(-)판(240)들이 서로 번갈아 밀착되게 배치되는 전기 분해부(200)와, 전기 분해부(200)의 좌,우 양측에 배치되는 고정판(160) 및 분리판(150)으로 대별된다.

더 상세히 설명하면, 분해조 본체(100)는 일측에 전처리 단계를 거친 처리수가 유입 및 일시 저장되는 공간인 수용공간부(105)가 형성되고, 타측에 전기 분해부(200)를 통과하면서 처리된 처리수가 후공정단계로 유출되도록 배출구(120)가 형성되며, 배출구(120)로 유출되기 전에 일시 저장되는 배출공간부(107)가 형성되어 있다.

또한, 분해조 본체(100)는 수용공간부(105)를 상,하로 구획시키기 위한 제 1,2구획판(110,130)이 형성되며, 제 1구획판(110)은 수용공간부(105)의 바닥면으로부터 수직으로 연장되게 형성되고, 제 2구획판(130)은 수용공간부(105)의 상부에 형성되어 처리수의 유로 흐름을 지연시키는 기능을 수행한다.

또, 분해조 본체(100)는 전기 분해부(200)와 배출공간부(107)를 구분하도록 전기 분해부(200)와 배출공간부(107) 사이에 고정턱(142)을 갖는 격판부(140)가 형성되어 있다.

격판부(140)의 고정턱(142)은 음극판(240)의 상단부 높이와 동일하거나 더 낮은 높이에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 처리수가 전기 분해부(200)를 통과하면서 양극판과 음극판(240) 사이의 교차 오버랩부위(전기 분해 영역)을 통과할 경우에만 배출구(120)측으로 유출되도록 하기 위함이다.

전기 분해부(200)는 고정판(160)의 외측 상,하부에 배치되고 각각 배선 연결되어 +,- 전류가 공급되는 양,음극편(202,204)들과, 고정판(160)의 내측면 상,하부에 배치되어 양극편(202)과 음극편(204)에 각각 전기적으로 접속되는 양극체(210) 및 음극체(220)와, 양극체(210) 및 음극체(220)에 축 결합되는 도전체 소재의 제 1,2고정축(270,270a)과, 제 1고정축(270)에 수직으로 끼움 결합되고 복수개의 스페이서(260)들에 의해 서로 이격되게 배치되는 양극판(230)들과, 제 2고정축(270a)에 수직으로 끼움 결합되고 양극판(230)들의 사이에 각각 배치되며 복수개의 스페이서(260)들에 의해 서로 이격되게 배치되는 음극판(240)들과, 음극판(240)들의 양 외측에 돌출되게 배치되는 복수의 절연돌기(250)들로 구성된다.

또한, 제 1,2고정축(270,270a)의 단부에는 양극판(230)과 음극판(240)의 이탈을 방지하도록 고정너트(275)가 각각 체결되어 있다.

양극판(230)은 카본 소재를 채용할 수 있으며, 음극판(240)은 부식을 고려하여 스테인레스 소재를 채용할 수 있다.

분해조 본체(100)의 양측 내벽에는 분리판(150)의 양측 부위를 지지하는 슬라이딩 레일부(155)가 형성되어 있으며, 이로 인해 분리판(150)이 슬라이딩 레일부(155)를 따라 상,하 슬라이딩 이동되어 상기 분해조 본체(100)로부터 분리가능하도록 되어 있다.

이는, 전기 분해부(200)의 양극판(230)과 음극판(240)의 교환 작업시 충분한 작업공간을 가질 수 있으며, 고정너트(275)의 분리후 제 1,2고정축(270,270a)으로부터 양극판(230) 또는 음극판(240)을 빼낸 후에 교체할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 수처리용 전기 분해조는, 전처리 단계를 거친 처리수가 개구된 상부를 통해 수용공간부(105) 내에 유입되면, 제 1,2구획판(110,130)을 통해 정해진 유로 흐름을 따라 전기 분해부(200) 측으로 유입된다.

이후, 전기 분해부(200) 측으로 유입된 처리수는 전기 분해부(200)의 양극판(230)과 음극판(240)의 전기 분해 영역에서 전기 분해된 후에, 격판부(140)의 고정턱(142)을 타고 넘어가 배출공간부(107) 내에 유입되어 일시 저장되었다가 배출구(120)측으로 유출된다.

이때, 전기 분해부(200)의 양극판(230)과 음극판(240)에 각각 +,-전류가 공급되는 과정은 배선 연결된 양,음극편(202,204)에 +,- 전류가 각각 공급되면, 도전체인 양극체(210)와 음극체(220) 및 제 1,2고정축(270,270a)을 통해 양극판(230)과 음극판(240)에 전류가 공급된다.

이후에, 양극판(230)과 음극판(240)에 전류가 공급됨에 따라 전기 분해부(200) 내에 유입된 처리수가 전기 분해된 후에, 배출공간부(107) 내에 일시 저장된 후에 배출구(120)를 통해 후처리 공정으로 유출된다.

한편, 양극판(230)과 음극판(240)은 절연재(絶緣材)인 절연돌기(250)에 의해 상호 접촉이 차단되어 있으므로 전기 숏트를 예방할 수 있으며, 상호 밀착되게 배치되어 있으므로 단위 면적당 배치 개수를 증가시켜 부피를 콤팩트화할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 상기한 밀착 배치된 양극판(230)과 음극판(240)의 구조적 특성상 양극판(230)과 음극판(240)에 대한 처리수의 접촉 면적을 증대시킬 수 있으므로, 기존 동일한 부피를 갖는 전기 분해조에 대비해볼 때 전기 분해 처리 효율이 향상되는 이점을 갖게 된다.

그리고, 본 발명의 양극판(230)과 음극판(240)의 마모 및 오염물 부착으로 인해 교환작업이 요구될 경우에는 분리판(150)을 상측으로 슬라이딩 이동시켜 슬라이딩 레일부(155)로부터 분리시킬 수 있으며, 이로 인해 교환작업에 필요한 작업 공간을 확보할 수 있다.

이러한 교환작업은 전극판인 양극판(230)과 음극판(240)이 제 1,2고정축(270,270a)에 끼움 결합 방식으로 조립되어 있으므로, 제 1,2고정축(270,270a)의 단부에 체결된 고정너트(275)의 체결상태를 해제한 후에 축방향으로 양극판(230)과 음극판(240)을 수평 이동시키면, 제 1,2고정축(270,270a)으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있으므로 부분 교체가 가능하게 된다.

본 발명은 새로운 음극판(240) 또는 양극판(230)의 교환을 위한 조립시에도 간편하게 제 1,2고정축(270,270a)에 수평으로 끼움 결합시킬 수 있으므로, 교환작업이 용이한 이점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 양극판(230)과 음극판(240)의 교환작업이 용이하므로 보수 및 유지관리가 간편하고, 단위 면적당 처리수의 처리 효율이 향상될 뿐만 아니라, 부피를 콤팩트화할 수 있으므로 설치 공간의 제약을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 분해조 본체 105 : 수용공간부
107 : 배출공간부 110,130 : 제 1,2구획판
120 : 배출구 140 : 격판부
142 : 고정턱 150 : 분리판
155 : 슬라이딩 레일부 160 : 고정판
200 : 전기 분해부 202 : 양극편
204 : 음극편 210 : 양극체
220 : 음극체 230 : 양극판
240 : 음극판 250 : 절연돌기
260 : 스페이서 270,270a : 제 1,2고정축
275 : 고정너트

Claims (2)

1. 상부가 개방되게 형성되고 일측에 처리수가 유입되어 수용되는 수용공간부(105)가 형성되며 타측에 배출구(120)가 형성된 분해조 본체(100)와,
   상기 분해조 본체(100)의 중앙에 마련되어 상기 처리수의 유로를 형성하도록 격벽형태로 서로 마주보게 배치되는 분리판(150) 및 고정판(160)과,
   상기 분리판(150)과 고정판(160) 사이에 배치되며 전기적으로 접속된 다수의 양극판(230)과 음극판(240)이 서로 번갈아 배치되고 상기 음극판(240)의 외측에 절연재가 배치된 전기 분해부(200)와,
   상기 분해조 본체(100)의 양측 내벽에 형성되어 상기 분리판(150)이 상,하 슬라이딩 이동되어 상기 분해조 본체(100)로부터 분리가능하도록 상기 분리판(150)의 양측 부위를 지지하는 슬라이딩 레일부(155)를 구비하되,
   상기 전기 분해부(200)는 상기 고정판(160)의 상,하부에 배치되고 각각 배선 연결되어 전기적으로 접속되는 양극체(210) 및 음극체(220)와,
   상기 양극체(210) 및 음극체(220)에 축 결합되는 도전체 소재의 제 1,2고정축(270,270a)과,
   상기 제 1고정축(270)에 끼움 결합되고 복수개의 스페이서(260)들에 의해 서로 이격되게 배치되는 양극판(230)들과,
   상기 제 2고정축(270a)에 끼움 결합되고 상기 양극판(230)들의 사이에 각각 배치되며 복수개의 스페이서(260)들에 의해 서로 이격되게 배치되는 음극판(240)들과,
   상기 음극판(240)들의 양 외측에 돌출되게 배치되는 복수개의 절연돌기(250)를 구비한 것을 특징으로 하는 수처리용 전기 분해조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기 분해부(200)를 통과하는 처리수가 상기 배출구(120) 측으로 유입되는 부위에 고정턱(142)을 갖는 격판부(140)를 더 구비하되,
   상기 고정턱(142)의 높이는 상기 음극판(240)의 상단부 높이와 동일하거나 더 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 수처리용 전기 분해조.

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