KR101842552B1 - Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same - Google Patents
Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101842552B1 KR101842552B1 KR1020160044347A KR20160044347A KR101842552B1 KR 101842552 B1 KR101842552 B1 KR 101842552B1 KR 1020160044347 A KR1020160044347 A KR 1020160044347A KR 20160044347 A KR20160044347 A KR 20160044347A KR 101842552 B1 KR101842552 B1 KR 101842552B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon
- electrode
- activated carbon
- electrolytic
- carbon fiber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/042—Electrodes formed of a single material
- C25B11/043—Carbon, e.g. diamond or graphene
-
- C25B11/12—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
- C02F2001/46171—Cylindrical or tubular shaped
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4616—Power supply
- C02F2201/4617—DC only
Abstract
본 발명은 난분해성 잔류유기물이나 색도 유발 물질, 맛과 냄새, 잔류 농약 등 물속에 존재하는 인체에 유해한 미량 유해물질을 제거하기 위한 전해-탄소여과필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해질의 전기분해에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 미량 유해물질을 산화 분해함과 아울러 입상활성탄의 흡착으로 미분해 오염물질을 제거하고, 탄소 섬유전극의 사용으로 부식을 방지하며 양극과 음극판 사이에 입상활성탄을 충전하여 전기분해를 촉진함과 아울러 전기분해 과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 입상활성탄에 흡착된 오염물질을 분해시켜서 입상활성탄의 수명을 연장하고 염소가스의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터(electrolytic carbon filter: ECF) 및 이를 수처리장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolytic-carbon filter for removing harmful substances harmful to human bodies present in water, such as refractory residual organic matter, chromaticity-inducing substances, taste and odor, pesticide residue, and the like. More particularly, And the carbon fiber electrode is used to prevent corrosion, and the granular activated carbon is charged between the anode and the cathode plate, and the granular activated carbon Characterized in that electrolytic decomposition is accelerated and an oxidizing substance generated in the electrolysis process is used to decompose the pollutant adsorbed on the granular activated carbon to prolong the life of the granular activated carbon and to prevent the generation of chlorine gas. An electrolytic carbon filter (ECF) and a water treatment apparatus.
Description
본 발명은 난분해성 잔류유기물이나 색도 유발 물질, 맛과 냄새, 잔류 농약 등 물속에 존재하는 인체에 유해한 미량 유해물질을 제거하기 위한 전해-탄소여과필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해질의 전기분해에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 미량 유해물질을 산화 분해함과 아울러 입상활성탄의 흡착으로 미분해 오염물질을 제거하고, 탄소 섬유전극의 사용으로 부식을 방지하며 양극과 음극판 사이에 입상활성탄을 충전하여 전기분해를 촉진함과 아울러 전기분해 과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 입상활성탄에 흡착된 오염물질을 분해하여 입상활성탄의 수명을 연장하고 염소가스의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터(electrolytic carbon filter: ECF) 및 이를 수처리장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolytic-carbon filter for removing harmful substances harmful to human bodies present in water, such as refractory residual organic matter, chromaticity-inducing substances, taste and odor, pesticide residue, and the like. More particularly, And the carbon fiber electrode is used to prevent corrosion, and the granular activated carbon is charged between the anode and the cathode plate, and the granular activated carbon Characterized in that electrolytic-carbon filtration is carried out by promoting electrolysis and decomposing pollutants adsorbed on the granular activated carbon by using an oxidizing substance generated in the electrolysis process to prolong the life of the granular activated carbon and to prevent the generation of chlorine gas An electrolytic carbon filter (ECF) and a water treatment apparatus.
각종 산업폐수 및 생활오수의 처리방법으로는 침전, 여과 등 물리적 방법을 이용한 물리적 처리방법, 화학약품을 투입하여 화학반응에 의해 처리하는 화학적 처리방법, 미생물을 이용하여 유기물을 분해처리하는 생물학적 처리방법이 사용되고 있다.Examples of the treatment methods of various industrial wastewater and domestic wastewater include physical treatment methods such as sedimentation and filtration, chemical treatment methods in which chemical agents are added to treat them by chemical reaction, biological treatment methods in which organic matter is decomposed using microorganisms Has been used.
그러나 이와 같은 처리방법이 적용된 종래의 수처리장치는 설치규모가 크고, 설치구조가 복잡하여 설치비용이 고가일 뿐만 아니라 설치규모의 크기로 인하여 대규모의 면적이 필요하여 설치면적에 대해 부담이 크며, 설치하는 경우도 설치구조가 복잡하여 고도의 처리기술이 필요하고, 이로 인한 운전미숙 및 전문성의 결여로 인하여 처리장치를 정상적으로 가동할 수 없는 문제점이 있었다.However, in the conventional water treatment apparatus using such a treatment method, the installation scale is large, the installation structure is complicated and the installation cost is high. In addition, since the size of the installation scale requires a large area, There is a problem in that the processing structure is complicated and a high-level processing technology is required, and the processing apparatus can not be normally operated due to the lack of operation and lack of expertise.
또한, 기존의 물리적인 방법과 생물학적 처리 방법을 거쳐서 흡착제나 혼합조제 약품을 사용한 화학적 처리 공정을 거친 후에도 제거되지 않은 미량 유해물질로 인해서 실제 방류수 수질 허용기준을 만족하면서도 시각적 및 후각적인 불쾌감으로 민원의 대상이 되고 있는 실정이다.In addition, through the existing physical methods and biological treatment methods, even after the chemical treatment process using the adsorbent or the mixed preparation chemicals, the trace amounts of harmful substances have not been removed due to visual and olfactory discomfort, It is the subject of the target.
이에 따라 기존 방법으로 처리되지 않는 난분해성 유기물질, 색도 유발 물질, 맛과 냄새, 잔류 농약 등 인체에 유해한 미량 유해물질을 전기 화학적 방법으로 분해 제거하기 위한 전기분해를 이용한 수처리 공법이 개발되고 있다.Accordingly, there has been developed a water treatment method using electrolysis for decomposing and removing trace harmful substances, which are harmful to human bodies such as refractory organic substances, chromogenic substances, taste and odor, pesticide residues, which are not treated by conventional methods, by an electrochemical method.
전기분해는 물질에 전류를 통하여 화학변화를 일으키는 것으로, 오염물질이 포함된 원수를 저장하는 저장조에 음극과 양극의 전극판을 침전시키고, 이 전극판에 직류전원을 인가할 때 전극판에서 발생하는 양, 음이온으로 인하여 원수와의 전기반응으로 인해 원수를 처리하는 것으로 유분, 무기성 오염물질, 유기성 오염물질 및 콜로이드성 오염물질 제거하는데 효과적이다. Electrolysis causes a chemical change through current in a material. When a negative electrode and an electrode plate are deposited in a storage tank storing raw water containing contaminants, and a DC power is applied to the electrode plate, It is effective to remove oil, inorganic contaminants, organic pollutants and colloidal pollutants by treating raw water due to electric reaction with raw water due to positive and negative ions.
이러한 전기분해를 이용하여 오염물질을 제거하는 방법으로는 산화분해, 전기응집, 전기부상 및 전위차 생성의 전기화학적 반응에 의한다. 먼저, 산화분해 반응은 원수에 직류전원을 인가할 때 발생하는 산화 및 환원 반응에 의해 각종 오염물질을 분해함으로써 오염물질을 처리하는 방법이고, 전기응집 반응은 전극에서 방출되는 전자의 교환에 의해 이온성 물질의 염으로의 석출 및 플록의 성장을 가속화함으로써 오염물질을 처리하는 방법이며, 전기부상이란 물의 전기분해시 발생하는 10㎛ 정도의 미세기포에 의해 유분 및 부유 물질을 수면으로 부상시켜 오염물질을 제거하는 방법이고, 전위차 생성이란 직류전원을 전극에 인가할 때 양극에서 발생하는 +전위차의 강력한 살균효과를 이용하는 것이다.Methods for removing contaminants using such electrolysis are oxidative decomposition, electrocoagulation, electrophoresis, and electrochemical reactions of potential difference generation. First, the oxidative decomposition reaction is a method of treating contaminants by decomposing various contaminants by oxidation and reduction reactions occurring when DC power is applied to the raw water, and the electrocoagulation reaction is carried out by exchanging electrons A method of treating contaminants by accelerating the precipitation of a substance into a salt and the growth of flocs, and an electric float is a phenomenon in which oil and suspended matters float to the surface of water by micro- And the potential difference generation utilizes a strong sterilizing effect of the + potential difference generated in the anode when the direct current power is applied to the electrode.
그 중에서 산화분해방법은 전류를 주입시켜 사용하지만 전자의 이동만을 이용하여 물질의 산화, 환원작용을 일으켜 유기물 또는 무기물을 분해하는 방법으로 다량으로 슬러지가 발생하지 않기 때문에 장치가 단순하고 설치비용도 적게 들며 양극판도 부식되지 않는 장점이 있다. 이 경우에 사용되는 전극은 불용성 전극을 사용하는데, 불용성 전극으로는 백금족 금속이 주로 이용된다. 이 방법은 불용성 전극의 사용으로 슬러지 발생량이 적고 처리효율이 매우 높아 미량 유해물질의 처리 방법으로 사용되며 관리비용 및 설치비용의 절감, 방류수질의 개선, 재이용수로의 처리가 용이한 점등 여러 가지 이점이 있다.Among them, the oxidative decomposition method uses an electric current but uses only the transfer of electrons to oxidize and reduce the material, thereby decomposing the organic matter or the inorganic material. Since a large amount of sludge is not generated, the apparatus is simple and the installation cost is low And the positive electrode plate is not corroded. The electrode used in this case uses an insoluble electrode, and a platinum group metal is mainly used as the insoluble electrode. The use of insoluble electrodes reduces the amount of sludge generated and the treatment efficiency is very high. It is used as a treatment method for trace harmful substances. It has several advantages such as reduction of management cost and installation cost, improvement of discharged water quality, have.
즉, 본 발명은 전기분해에 의한 산화분해를 이용하여 수중의 미량 유해물질을 제거하기 위한 것이다. 이러한 산화분해는 직접 산화와 간접 산화로 이루어지는데, 직접 산화는 물의 전기분해에 의한 수산화 이온이 양극 표면에 흡착되어 유기물을 직접 산화하는 것이고, 간접 산화는 염소의 전기분해에 의해 생성된 하이포아염소산 등의 중간산물에 의한 간접 산화이다. 즉, 직접 산화는 유기물질이 산화성 양극에 흡착된 수산화 이온과 반응하여 이산화탄소, 물 혹은 수소 이온으로 분해되는 것이고, 간접 산화는 전기 분해중 염소의 양극 산화가 동시에 발생하여 하이포아염소산이 전극표면에 형성되어 유기물 등을 산화하는 것이다. That is, the present invention is to remove trace harmful substances in water by using oxidative decomposition by electrolysis. This oxidation decomposition consists of direct oxidation and indirect oxidation. In the direct oxidation, hydroxide ions by electrolysis of water are adsorbed on the surface of the anode to directly oxidize the organic matter. The indirect oxidation is performed by electrolysis of hypochlorous acid And the like. That is, the direct oxidation is a process in which an organic substance reacts with hydroxide ions adsorbed on an oxidizing anode to decompose into carbon dioxide, water or hydrogen ions, and indirect oxidation causes simultaneous anodic oxidation of chlorine during electrolysis, Thereby oxidizing organic substances and the like.
도 10은 일반적인 산화분해를 위한 전기분해장치를 보여주는 것이다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 전기분해장치는, 크게 전해조, 전극 유닛 및 전원공급장치로 이루어진다. 그리고 전원공급장치는 전력공급을 위한 것으로서 교류를 직류로 바꿔주는 정류기, 회로차단기 등으로 이루어진다. 또한, 전해조는 일정량의 원수를 저장할 수 있는 탱크로 이루어지고 내부에 전극 유닛을 포함한다. 가장 중요한 전극 유닛은 양극판과 음극판으로 구성된다. 특히, 음극판의 재질은 불용성 즉 용출되지 않는 재질을 사용한다. 종류로서 Ru(루테늄), Pt, Y, Rh, Pd, IR 등 백금족 금속을 사용하는데 원소별로 특징이 있다. Pt은 일반적으로 구하기 쉽고 도금 기술도 일반적이어서 많이 사용되고 있으나 값이 비싸다. 최근에는 처리 효율이 높고 수명이 긴 전극으로서 백금족 금속과 란탄계열의 금속을 합금한 소재를 사용한다. 10 shows an electrolytic apparatus for general oxidative decomposition. As shown in the drawing, the electrolytic apparatus according to the prior art mainly comprises an electrolytic bath, an electrode unit, and a power supply. The power supply unit is a power supply unit, and includes a rectifier, a circuit breaker, and the like, which convert AC into DC. In addition, the electrolytic cell comprises a tank capable of storing a predetermined amount of raw water, and includes an electrode unit therein. The most important electrode unit is composed of a positive electrode plate and a negative electrode plate. Particularly, the material of the negative electrode plate is insoluble, that is, a material which does not dissolve. Platinum group metals such as Ru (ruthenium), Pt, Y, Rh, Pd, and IR are used. Pt is generally easy to obtain, and the plating technique is also common and widely used, but it is expensive. In recent years, a material having a platinum group metal and a lanthanum series metal alloy is used as an electrode having a high treatment efficiency and a long service life.
이러한 종래 기술에 따른 전기분해장치는 난분해성 유기물 및 탈색, 탈취효과가 탁월하고 처리공정이 단순하기 때문에 시설의 유지보수가 용이한 장점이 있다. 그러나 전기분해시 사용되는 양극판이 티타늄, 이리듐 및 DSA(Ruo2/Ti), SPR(Sn/Pb/Ru) 등 고가의 재료를 사용하기 때문에 가격이 비쌀 뿐만 아니라 가공이 어려운 문제가 있었다. Such an electrolytic apparatus according to the prior art is advantageous in that it is easy to maintain and repair the facility because the electrolytic apparatus has excellent decomposable organic matter, decolorizing and deodorizing effect, and simple processing. However, since the cathode plate used in electrolysis uses expensive materials such as titanium, iridium, DSA (Ruo2 / Ti) and SPR (Sn / Pb / Ru), it is not only expensive but also difficult to process.
즉, 종래의 전기분해장치는 전극 판의 가공이 어려워 대부분의 평판 형태로 이루어졌다. 따라서 종래의 전기분해장치는 다수 개의 평판형 전극 판을 일정한 간격으로 배열해야 하기 때문에 전해조의 형태도 직사각형으로 이루어진다. 즉, 다양한 형태의 전해조를 제공할 수 없었다. 또한, 종래의 전기분해장치는 양극판과 음극판 사이의 간격을 매우 좁게 하였는데, 이와 같이, 극판 사이의 간격이 좁으면 전기량이 많아 전해처리에는 유리하나 전기효율이 떨어지고 전기소모량이 많아지며 전극판의 수가 많아서 비용이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 종래의 전기분해장치를 이용하여 수용액을 전기분해하는 과정에 염소가스가 다량으로 발생하여 작업환경을 저해하는 문제점이 있었다.That is, in the conventional electrolytic apparatus, it is difficult to process the electrode plate, and the plate is formed in most of the plate form. Therefore, in the conventional electrolytic apparatus, a plurality of plate-shaped electrode plates must be arranged at regular intervals, so that the shape of the electrolyzer is also rectangular. That is, various types of electrolytic baths could not be provided. Further, in the conventional electrolytic apparatus, the distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate is made very narrow. If the distance between the positive electrode plates is narrow, the electricity quantity is large, There is a problem that the cost increases. In addition, there is a problem that a large amount of chlorine gas is generated in the process of electrolyzing the aqueous solution using the conventional electrolytic apparatus, thereby hindering the working environment.
한편, 난분해성 유기물 등을 제거하는 다른 방법으로 활성탄 흡착법이 알려졌다. 활성탄은 보통 무게 1kg당 최대 1.2㎢의 비표면적을 가지며 최대 약 0.5kg의 유기물을 흡착시킬 수 있다. 이러한 활성탄 흡착에 이용되는 활성탄은 입자의 크기에 따라 분말활성탄(Powdered Activated Carbon; PAC)과 입상활성탄(Granular Activated Carbon; GAC)으로 구분된다.On the other hand, an activated carbon adsorption method is known as another method for removing refractory organic substances and the like. Activated carbon usually has a specific surface area of up to 1.2km2 per 1kg of weight and can adsorb up to about 0.5kg of organic matter. The activated carbon used for the adsorption of activated carbon is divided into Powdered Activated Carbon (PAC) and Granular Activated Carbon (GAC) according to the particle size.
특히, 입상활성탄 흡착설비는 흡착탑 또는 흡착지에 입상활성탄을 충전하고 처리할 물을 통과시켜 제거할 오염물질을 흡착하여 제거하는 것이다. 그러나 입상활성탄은 유기오염물질을 흡착하는데 한정된 능력을 갖춘 상대적으로 고가의 흡착제이다. 입상활성탄이 일정기간 사용되고 나면 흡착능력이 감소하여 파과(Breakthrough)가 발생한다. 이와 같이 입상활성탄의 흡착능력이 한계에 도달하면, 고온에서 열 재생처리를 하여 재생처리하여야 하는데, 이러한 재생처리시 손실률과 흡착능력의 저하로 효율이 떨어지므로 새로운 활성탄으로 교체하거나 보충해야 하므로 경제적인 어려움이 있었다.Particularly, the granular activated carbon adsorption equipment is to charge granular activated carbon to the adsorption tower or adsorption paper and to adsorb and remove contaminants to be removed by passing water through the treatment. However, granular activated carbon is a relatively expensive adsorbent with limited ability to adsorb organic contaminants. After the granular activated carbon is used for a certain period of time, the adsorption ability is decreased and breakthrough occurs. When the adsorption capacity of the granular activated carbon reaches the limit, it is necessary to perform regeneration treatment at a high temperature to regenerate the granular activated carbon. In this regeneration treatment, since the loss efficiency and the adsorption ability are lowered, There was difficulty.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 주된 목적은, 전기분해의 산화 분해작용과 입상활성탄의 흡착작용을 동시에 이용할 수 있도록 전기분해장치와 활성탄여과장치를 하나로 통합함으로써 처리효율을 향상시킬 뿐만 아니라 구조를 단순하게 하고 크기를 줄여 설치면적을 절약할 뿐만 아니라 입상활성탄의 재생공정이 자동으로 수행되어 입상활성탄의 수명을 연장하여 비용을 절감하고 유해한 염소가스의 발생을 방지할 수 있는 전해-탄소여과필터 및 이를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and a main object of the present invention is to integrate the electrolytic apparatus and the activated carbon filtration apparatus into one so that the oxidative decomposition action of electrolysis and the adsorption action of the granular activated carbon can be utilized at the same time It not only improves the treatment efficiency but also simplifies the structure, reduces the size and saves the installation area, as well as the regeneration process of the granular activated carbon is automatically performed to extend the lifetime of the granular activated carbon, thereby reducing the cost and preventing the generation of harmful chlorine gas And a water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter.
또한, 본 발명은 정수기, 우수처리장치, 오폐수처리시설 등에 쉽게 적용하여 수중의 난분해성 잔류유기물이나 색도 유발 물질, 맛과 냄새, 잔류 농약 등 인체에 유해한 미량 유해물질을 제거할 수 있는 전해-탄소여과필터 및 수처리장치를 제공하는 것이다.In addition, the present invention can be applied to a water purifier, a stormwater treatment apparatus, a wastewater treatment facility, and the like, and is capable of removing electrolytic-carbon which can remove trace harmful substances that are harmful to human bodies such as residual organic matter, chromaticity- A filtration filter and a water treatment apparatus.
또한, 본 발명은 양극판과 음극판 사이에 입상활성탄을 충전하여 입상활성탄에 흡착된 오염물질을 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 다시 분해함으로써 수처리 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 입상활성탄의 수명을 연장할 수 있는 전해-탄소여과필터 및 이를 수처리장치를 제공하는 것이다. In addition, the present invention can improve the water treatment efficiency by extending the granular activated carbon between the positive electrode plate and the negative electrode plate, decomposing the pollutant adsorbed on the granular activated carbon by using the oxidizing substance generated in the electrolysis process, And an electrolytic-carbon filtration filter and a water treatment apparatus therefor.
또한, 본 발명은 탄소 섬유전극을 사용하여 가격이 저렴할 뿐만 아니라 전기분해과정에서의 부식을 방지하고 다양한 형태로 가공할 수 있어 다양한 형태의 전기-탄소필터를 제공할 수 있는 전해-탄소여과필터 및 이를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다. In addition, the present invention provides an electrolytic-carbon filter capable of providing various types of electro-carbon filters because it is not only cheap in cost by using a carbon fiber electrode, can prevent corrosion in an electrolysis process and can be processed into various forms, And a water treatment apparatus using the same.
또한, 본 발명은 양극판과 음극판 사이에 충전된 입상활성탄의 작용으로 전기분해를 촉진하고 전기분해과정에서 발생하는 염소가스를 흡착하고, 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 다시 분해함으로써 인체에 유해한 염소가스가 발생하지 않는 전해-탄소여과필터 및 이를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다.In addition, the present invention promotes electrolysis by the action of granular activated carbon charged between a positive electrode plate and a negative electrode plate, adsorbs chlorine gas generated in the electrolysis process, decomposes again by using an oxidizing substance generated in the electrolysis process, An electrolytic-carbon filter having no harmful chlorine gas and a water treatment apparatus using the same.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, As means for achieving the object of the present invention,
본 발명에 따른 전해-탄소여과필터는,In the electrolytic-carbon filter according to the present invention,
일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극과; A carbon fiber electrode having an inner space of a predetermined size;
상기 탄소 섬유전극의 중심을 관통하는 탄소봉 전극과;A carbon rod electrode passing through the center of the carbon fiber electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치와;A power supply for supplying DC power to the carbon fiber electrode and the carbon electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 사이에 일정한 높이로 충전된 입상활성탄으로 이루어진 활성탄여과층;을 포함하되,And an activated carbon filtration layer made of granular activated carbon filled between the carbon fiber electrode and the carbon electrode at a predetermined height,
상기 탄소 섬유전극은 직포 또는 부직포로 이루어진 일정한 크기의 탄소 섬유시트를 원통형으로 말아서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The carbon fiber electrode is formed by rolling a carbon fiber sheet of a certain size made of woven fabric or nonwoven fabric into a cylindrical shape.
본 발명에 있어서, 상기 활성탄여과층에 충전된 입상활성탄은 입자 크기가 6~20매쉬를 통과할 정도로 여과지의 모래크기와 유사하다.In the present invention, the granular activated carbon filled in the activated carbon filtration layer is similar to the sand size of the filter paper so that the particle size passes through 6 to 20 mesh.
상기 입상활성탄의 입경은 0.85~3.17mm 범위이고 상기 활성탄여과층의 여과속도는 10~20 m/hr이다.The particle size of the granular activated carbon is in the range of 0.85 to 3.17 mm and the filtration rate of the activated carbon filtration layer is 10 to 20 m / hr.
상기 활성탄여과층은 탄소 섬유전극 용적의 2/3 이상으로 입상활성탄을 충전하여 이루어진다.The activated carbon filtration layer is formed by filling the granular activated carbon with 2/3 or more of the volume of the carbon fiber electrode.
상기 전해-탄소여과필터는 전기분해에 의한 산화 분해작용과 입상활성탄의 흡착작용을 동시에 일어난다.The electrolytic-carbon filtration filter simultaneously produces oxidative decomposition by electrolysis and adsorption of granular activated carbon.
상기 활성탄여과층은 전기분해과정에서 발생하는 염소가스를 흡착하고 상기 입상활성탄에 흡착된 염소가스는 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질에 의해서 산화 분해된다.The activated carbon filtration layer adsorbs chlorine gas generated in the electrolysis process, and the chlorine gas adsorbed on the granular activated carbon is oxidized and decomposed by an oxidizing substance generated in the electrolysis process.
상기 활성탄여과층의 하부에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트로 이루어지는 제올라이트층을 더 포함된다.And a zeolite layer composed of zeolite charged at a constant height below the activated carbon filtration layer.
상기 제올라이트는 상기 입상활성탄의 입경보다 크고 무거운 것이다.The zeolite is larger and heavier than the particle size of the granular activated carbon.
상기 탄소봉 전극 대신에 파이프 형상으로 이루어진 탄소관 전극이 설치된다.Instead of the carbon electrode, a carbon pipe electrode is provided.
상기 탄소 섬유전극의 상단과 하단에는 지지수단이 더 구비되고, 상기 지지수단은, 상기 탄소 섬유전극의 상단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극이 관통하는 관통 구멍이 형성된 내측 고정 링과, 상기 내측 고정 링의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극의 상단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링으로 이루어진 상부지지부재와;The carbon fiber electrode may further include support means at an upper end and a lower end of the carbon fiber electrode. The support means may include an inner fixed ring positioned at an upper inner surface of the carbon fiber electrode and having a through hole penetrating the carbon electrode, An upper supporting member formed of an outer fixing ring coupled to an outer side of the fixing ring and fixed to an upper outer side surface of the carbon fiber electrode;
상기 탄소 섬유전극의 하단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극의 하단이 삽입되는 결합 홈이 형성된 내측 고정 링과, 상기 내측 고정 링의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극의 하단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링으로 이루어진 하부지지부재로 이루어진다.An inner fixed ring which is located on a lower inner surface of the carbon fiber electrode and has an engaging groove for receiving a lower end of the carbon fiber electrode at the center thereof, And a lower support member composed of an outer fixing ring.
상기 탄소 섬유전극의 외 측면에는 일정한 두께로 불투수성의 외각지지층이 더 형성된다.The outer surface of the carbon fiber electrode is further formed with an impermeable outer supporting layer having a predetermined thickness.
상기 탄소관 전극의 내 측면에는 일정한 두께로 불투수성의 지지층이 더 형성된다.An impermeable support layer is further formed on the inner surface of the carbon tube electrode to a predetermined thickness.
본 발명에 따른 수처리장치는,In the water treatment apparatus according to the present invention,
일정한 크기의 내부공간을 갖는 하우징과;A housing having an internal space of a predetermined size;
상기 하우징의 내부에 설치되는 전해-탄소여과필터를 포함하되,And an electrolytic-carbon filter disposed inside the housing,
상기 전해-탄소여과필터는,The electrolytic-carbon filtration filter comprises:
일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극과;A carbon fiber electrode having an inner space of a predetermined size;
상기 탄소 섬유전극의 중심을 관통하는 탄소봉 전극과;A carbon rod electrode passing through the center of the carbon fiber electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치와;A power supply for supplying DC power to the carbon fiber electrode and the carbon electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 사이에 일정한 높이로 충전된 입상활성탄으로 이루어진 활성탄여과층;을 포함하되,And an activated carbon filtration layer made of granular activated carbon filled between the carbon fiber electrode and the carbon electrode at a predetermined height,
상기 탄소 섬유전극은 직포 또는 부직포로 이루어진 일정한 크기의 탄소 섬유시트를 원통형으로 말아서 이루어진다.The carbon fiber electrode is formed by rolling a carbon fiber sheet of a certain size made of woven fabric or nonwoven fabric into a cylindrical shape.
상기 활성탄여과층의 하부에 일정한 두께로 충전된 제올라이트로 이루어진 제올라이트층을 더 포함한다.And a zeolite layer made of zeolite charged to a certain thickness below the activated carbon filtration layer.
상기 하우징의 상단과 하단에는 각각 상부뚜껑과 하부뚜껑이 설치되고, 상기 상부뚜껑에는 원수 유입구와 역세수 배출구가 형성되고, 상기 하부뚜껑에는 여과수 배출구와 역세수 주입구가 형성된다.An upper lid and a lower lid are provided at the upper and lower ends of the housing, respectively. The upper lid has a raw water inlet and a reverse water outlet, and the lower lid has a filtered water outlet and a reverse water inlet.
또한, 본 발명의 수처리장치의 다른 실시 예는,In another embodiment of the water treatment apparatus of the present invention,
일정한 크기의 내부공간을 갖는 하우징과;A housing having an internal space of a predetermined size;
상기 하우징의 내부에 설치되는 전해-탄소여과필터를 포함하되,And an electrolytic-carbon filter disposed inside the housing,
상기 전해-탄소여과필터는,The electrolytic-carbon filtration filter comprises:
일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극과;A carbon fiber electrode having an inner space of a predetermined size;
상기 탄소 섬유전극의 중심을 관통하는 탄소관 전극과;A carbon tube electrode passing through the center of the carbon fiber electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소관 전극에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치와;A power supply for supplying DC power to the carbon fiber electrode and the carbon tube electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소관 전극 사이에 일정한 높이로 충전된 입상활성탄으로 이루어진 활성탄여과층;을 포함하되,And an activated carbon filtration layer comprising granular activated carbon filled at a predetermined height between the carbon fiber electrode and the carbon pipe electrode,
상기 탄소 섬유전극은 직포 또는 부직포로 이루어진 일정한 크기의 탄소 섬유시트를 원통형으로 말아서 이루어지고, 상기 탄소관 전극의 내측 면에는 불투수성 지지층이 더 형성된다.The carbon fiber electrode is formed by rolling a carbon fiber sheet of a certain size made of woven fabric or nonwoven fabric into a cylindrical shape, and an impervious support layer is further formed on the inner surface of the carbon tube electrode.
상기 활성탄여과층의 상부에 일정한 두께로 충전된 제올라이트로 이루어진 제올라이트층을 더 포함한다.And a zeolite layer made of zeolite filled at a predetermined thickness on the activated carbon filtration layer.
상기 하우징의 상단과 하단에는 각각 상부뚜껑과 하부뚜껑이 설치되고, 상기 상부뚜껑에는 상기 탄소관 전극이 관통하는 관통구멍과, 여과수 배출구 및 역세수 배출구가 형성되고, 상기 하부뚜껑에는 역세수 주입구가 형성되어, 상기 탄소관 전극으로 주입되는 원수가 상기 활성탄여과층과 제올라이트층을 상향류로 통과한다.The upper lid and the lower lid are respectively provided at the upper and lower ends of the housing. The upper lid has a through hole through which the carbon pipe electrode passes, a filtered water outlet and a reverse water discharge outlet, And the raw water injected into the carbon pipe electrode passes through the activated carbon filtration layer and the zeolite layer in an upward flow.
또한, 본 발명에 따른 수처리장치의 또 다른 실시 예는Further, another embodiment of the water treatment apparatus according to the present invention
일정한 크기의 내부공간을 갖는 하우징과;A housing having an internal space of a predetermined size;
상기 하우징의 내부에 병렬로 설치되는 다수의 전해-탄소여과필터를 포함하되,And a plurality of electrolytic-carbon filter filters installed in parallel in the housing,
상기 전해-탄소여과필터는,The electrolytic-carbon filtration filter comprises:
일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극과;A carbon fiber electrode having an inner space of a predetermined size;
상기 탄소 섬유전극의 중심을 관통하는 탄소봉 전극과;A carbon rod electrode passing through the center of the carbon fiber electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치와;A power supply for supplying DC power to the carbon fiber electrode and the carbon electrode;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 사이에 일정한 높이로 충전된 입상활성탄으로 이루어진 활성탄여과층;을 포함하되,And an activated carbon filtration layer made of granular activated carbon filled between the carbon fiber electrode and the carbon electrode at a predetermined height,
상기 다수의 전해-탄소여과필터 사이에는 상기 전해-탄소여과필터가 관통하는 다수의 관통 구멍이 형성된 스페이스 플레이트가 설치된다.A space plate having a plurality of through holes through which the electrolytic-carbon filter is inserted is provided between the plurality of electrolytic-carbon filter filters.
상기 탄소봉 전극 대신에 파이프 형상으로 이루어진 탄소관 전극이 설치된다.Instead of the carbon electrode, a carbon pipe electrode is provided.
상기 활성탄여과층의 상부 또는 하부에는 일정한 두께로 제올라이트를 충전하여 이루어진 제올라이트층이 더 구비된다.And a zeolite layer formed by filling zeolite with a predetermined thickness on the upper or lower part of the activated carbon filtration layer.
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 또는 탄소관 전극에 인가되는 전류의 방향을 주기적으로 바꿔서 상기 입상활성탄과 제올라이트를 재생한다.The granular activated carbon and the zeolite are regenerated by periodically changing the direction of the current applied to the carbon fiber electrode and the carbon electrode or the carbon pipe electrode.
상기 하우징의 내부로 염화나트륨이나 염화칼륨을 주기적으로 주입하여 제올라이트를 재생한다.Sodium chloride or potassium chloride is periodically injected into the housing to regenerate the zeolite.
본 발명은 기존의 전기분해장치와 활성탄여과장치의 한계성뿐만 아니라 문제점을 보완한 신기술이다. The present invention is a new technology that solves not only limitations but also problems of existing electrolytic apparatuses and activated carbon filtration apparatuses.
본 발명에 따른 전해-탄소여과필터는, 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극(또는 탄소관 전극) 사이에 충전된 입상활성탄이 전극의 유효면적을 확대하고 전극 사이의 저항을 줄여서 전기분해반응을 촉진하고, 낮은 전력에서도 높은 수처리 효율을 얻을 수 있도록 하며, 입상활성탄의 흡착과 전기분해에 의한 산화분해를 반복함에 따라 오염물질의 처리성능이 향상될 뿐만 아니라 입상활성탄을 별도의 재생 없이 장기간 사용할 수 있게 하여 잦은 교체에 따른 비용을 절감할 수 있다. In the electrolytic-carbon filter according to the present invention, the granular activated carbon filled between the carbon fiber electrode and the carbon electrode (or the carbon pipe electrode) enlarges the effective area of the electrode and reduces the resistance between the electrodes, It is possible to obtain high water treatment efficiency even at low electric power. By repeating the adsorption of granular activated carbon and oxidative decomposition by electrolysis, the treatment performance of pollutant is improved and granular activated carbon can be used for a long time without separate regeneration. The cost of replacing can be reduced.
또한, 오염물질을 산화시키는 과정에서 발생하는 염소가스를 입상활성탄에 흡착시킨 후 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 분해함으로써 염소가스가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Also, there is an effect that chlorine gas can be prevented from being generated by adsorbing chlorine gas generated in the process of oxidizing contaminants to granular activated carbon and decomposing the oxidized material generated in the electrolysis process.
본 발명 또한, 기존에 백금 등 고가의 전극 대신 탄소 섬유전극, 탄소봉, 탄소 관 전극 등을 사용으로 시설비를 절감할 수 있고 가공이 용이하여 다양한 형태의 전극을 만들 수 있고 전기화학적 재생이 가능한 효과가 있다.The present invention can also reduce the facility cost by using a carbon fiber electrode, a carbon bar, and a carbon tube electrode instead of an expensive electrode such as platinum, and it is possible to make various types of electrodes by electrochemical regeneration have.
또한, 본 발명은 구조가 단순하고 크기가 작아서 가정용 정수기의 정수필터로 사용될 수도 있고 여러 개의 전해-탄소여과필터를 병렬로 설치할 수 있어 우수처리장치나 하·폐수처리장치의 고도처리장치에도 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다. Further, since the structure is simple and small in size, it can be used as a water filter of a domestic water purifier and a plurality of electrolytic-carbon filter filters can be installed in parallel, so that it can be easily applied to advanced treatment devices or advanced treatment devices of wastewater treatment devices There is an effect that can be.
도 1은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제1 실시 예를 보여주는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제2 실시 예를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제3 실시 예를 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제4 실시 예를 보여주는 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 탄소 섬유전극의 일 예를 보여주는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제1 실시 예를 보여주는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제2 실시 예를 보여주는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제3 실시 예를 보여주는 횡종단면도,
도 9는 도 8에 도시된 수처리장치의 종단면도,
도 10은 일반적인 전기분해장치의 구성도이다.1 is a view showing a first embodiment of an electrolytic-carbon filter according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of an electrolytic-carbon filter according to the present invention,
3 is a sectional view showing a third embodiment of the electrolytic-carbon filter according to the present invention,
4 is an exploded perspective view showing an electrolytic-carbon filter according to a fourth embodiment of the present invention,
5 is a perspective view showing an example of a carbon fiber electrode according to the present invention,
6 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a water treatment apparatus using an electrolytic-carbon filter according to the present invention,
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present invention,
8 is a horizontal cross-sectional view showing a third embodiment of the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present invention,
Fig. 9 is a longitudinal sectional view of the water treatment apparatus shown in Fig. 8,
10 is a configuration diagram of a general electrolytic apparatus.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 전해-탄소여과필터와 이를 이용한 수처리장치에 대해서 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an electrolytic-carbon filter of the present invention and a water treatment apparatus using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used in this specification are used to appropriately express the preferred embodiments of the present invention, and this may vary depending on the intention of the user or the operator or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definition of these terms should be based on the contents throughout this specification.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 제1 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다.First, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an electrolytic-carbon filter according to a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하는 탄소봉 전극(3)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치(4)와; 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 일정한 높이로 입상활성탄(5)을 충전하여 이루어진 활성탄여과층(6)을 포함하여 이루어진다.As shown in the figure, the electrolytic-
더욱 구체적으로, 상기 탄소 섬유전극(2)은 직물이나 부직포로 이루어진 탄소 섬유시트(2a)로 이루어진다. 도 2는 이러한 탄소 섬유시트(2a)의 일 예를 보여준다. 즉, 상기 탄소 섬유전극(2)은 일정한 크기의 탄소 섬유시트(2a)를 원통형으로 말아서 이루어진다.More specifically, the
여기서 탄소 섬유는 유기 고분자 섬유를 1000~3000℃로 소성하여 이루어진다. 탄소 섬유를 구성하는 탄소 원자들은 섬유의 길이 방향을 따라 육각 고리 결정의 형태로 붙어 있다. 이러한 분자 배열 구조로 인해 탄소 섬유는 인장 강도, 탄성률이 높고 선팽창계수가 낮다. 또한, 이러한 탄소 섬유는 다양한 패턴으로 직조할 수 있다.The carbon fiber is formed by firing the organic polymer fiber at 1000 to 3000 ° C. The carbon atoms that make up the carbon fiber are attached along the length of the fiber in the form of hexagonal ring crystals. Due to such a molecular arrangement structure, carbon fibers have high tensile strength, high elastic modulus and low coefficient of linear expansion. In addition, such carbon fibers can be woven in various patterns.
그리고 상기 탄소봉 전극(3)은 탄소를 포함하는 소재로 이루어지며 원형의 단면을 갖는 막대형태로 이루어진다. 즉, 탄소봉 전극(3)은 탄소 섬유를 이용하여 만들어지거나 탄소 입자를 압축가공하여 만들어질 수도 있다.The
이어, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에는 입상활성탄(5)이 충전되어 일정한 높이로 활성탄여과층(6)을 형성한다. 상기 입상활성탄(5)(GAC)은, 식물계인 톱밥, 목재 및 야자껍질과 광물계인 석탄류를 원료로 하여 탄화, 활성화 과정을 통해 분자크기의 미세한 세공을 잘 발달시킨 무정형 탄소로서 매우 큰 내부 표면적을 갖는다. 특히, 입상활성탄은 입자 크기가 6~20 매쉬를 통과할 정도로 여과지의 모래크기와 유사하다는 점에서 입자 크기가 매우 작은 분말활성탄과 구분된다. Between the
이때, 상기 입상활성탄(5)의 입경은 0.85~3.17mm 범위이다. 일반적으로 0.64~0.85mm의 유효경을 갖는 입상활성탄은 흡착을 목적으로 사용하고 1.0~1.8mm의 유효경을 갖는 입상활성탄은 흡착과 여과용으로 사용된다. 본 발명에서 사용하는 입상활성탄(5)은 일반적인 여과용 입상활성탄보다 큰 입경의 입상활성탄을 사용한다. 따라서 통상적인 활성탄여과장치의 여과속도는 5~12.5m/hr인데 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는 그것보다 빠른 10~20m/hr의 여과속도를 갖게 된다. 다시 말해 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)에서 사용하는 입상활성탄(5)은 기존의 활성탄여과조서 사용한 입상활성탄보다 입경이 2~3배 크고 2배 빠른 여과속도를 갖는다. At this time, the particle size of the granular activated
그리고 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 충전되는 입상활성탄(5)은 탄소 섬유전극(2)의 내부공간의 2/3 이상으로 충전된다. 따라서 탄소봉 전극(3)의 대부분은 활성탄여과층(6)에 매몰되고 탄소 섬유전극(2)의 내측 면도 대부분 입상활성탄(5)과 접촉하게 된다.The granular activated
그리고 상기 전원공급장치(4)는 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하기 위한 것으로서, 도시되지 않은 정류기와 회로차단기 등을 포함할 수 있다. The
이와 같이, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 입상활성탄(5)이 충전된 상태에서, 상기 탄소 섬유전극(2)의 내부공간으로 미량의 오염물질이 포함된 원수를 공급하면서 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하면, 상기 활성탄여과층(6)을 통과하는 물이 전기분해되어, 상기 탄소봉 전극(3)에서는 양전자의 교환에 의해서 물속에 포함된 오염물질이 산화되고, 상기 탄소 섬유전극(5)에서는 전기분해 과정에서 전기화학적으로 생성되는 차아염소산과 같은 강한 산화물이 오염물질을 산화 분해한다. In this way, when the granular activated
즉, 원수에 함유되어 있거나 혹은 외부에서 첨가한 염화나트륨(NaCl)을 전기분해함으로써 생성된 강력한 산화제인 차아염소산(OCl)을 이용하여 원수 중의 미량 오염물질을 효과적으로 분해하는 것이다. 여기서 염화나트륨(NaCl)수용액 혹은 소금물의 전기분해에 관한 이론은 이미 오래전부터 확립되었다. 따라서 상기 염화나트륨(NaCl) 용액을 격막을 설치하지 않은 전기분해조에서 전기분해한 경우 앙극에서는 염소가스가, 음극에서는 수소가스와 함께 수산기(OH)가 발행하며 이때 염소가스와 수산기가 화학반응을 일으켜 산화력이 강한 차아염소산(OCl)이온을 생성시킨다. 이 원리를 폐수처리에 응용하면 폐수 중의 유기물질을 차아염소산을 이용함으로써 효과적으로 산화분해시킬 수 있다.That is, it effectively decomposes trace contaminants in raw water by using hypochlorous acid (OCl), a powerful oxidant produced by electrolysis of sodium chloride (NaCl) contained in raw water or externally added. The theory of electrolysis of sodium chloride (NaCl) aqueous solution or brine has already been established for a long time. Therefore, when the sodium chloride (NaCl) solution is electrolyzed in an electrolytic tank in which no diaphragm is provided, chlorine gas is generated in the anodic electrode and hydroxyl gas (OH) is generated in the cathode along with hydrogen gas. At this time, a chlorine gas and a hydroxyl group are chemically reacted Thereby generating hypochlorous acid (OCl) ions with strong oxidizing power. Application of this principle to wastewater treatment can effectively decompose organic matter in wastewater by using hypochlorous acid.
그리고 전기분해에 의해서 분해되지 않은 미분해 오염물질은 상기 활성탄여과층(6)을 따라 아래로 흐르면서 상기 입상활성탄(5)에 흡착되어 제거된다. 즉, 입상활성탄 표면이 소수성으로 무수한 세공을 지니고 있고 내부 표면적이 매우 커 수중의 각종 미량 오염물질이 활성탄여과층을 통과하는 동안에 흡착 제거된다. Undegraded pollutants which are not decomposed by electrolysis are adsorbed on the granular activated carbon (5) while being flowed down along the activated carbon filtration layer (6). That is, the surface of the granular activated carbon is hydrophobic and has numerous pores and has a very large internal surface area, and various minute contaminants in the water are adsorbed and removed while passing through the activated carbon filtration layer.
이와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 전기분해에 의한 산화 분해작용과 입상활성탄(5)의 흡착작용을 동시에 이용하여 오염물질을 제거하기 때문에 오염물질의 처리효율이 향상된다. 또한, 전기분해장치와 활성탄여과장치가 하나로 통합되기 때문에 구조가 단순하고 크기가 작기 때문에 정수기나 우수처리장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. As described above, the electrolytic-
또한, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 입상활성탄(5)을 자동으로 재생하기 때문에 역세척을 줄일 수 있고 입상활성탄(5)의 수명이 연장된다. 즉, 입상활성탄(5)의 흡착능력이 한계에 도달하면, 고온에서 열 재생처리를 하여 재생처리하여야 하는데, 이러한 재생처리시 손실률과 흡착능력의 저하로 효율이 크게 떨어지므로 새로운 입상활성탄으로 교체하거나 보충해야 하기 때문에 경제적인 어려움이 있었다. In addition, since the electrolytic-
그러나 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질이 입상활성탄에 흡착되어 있는 오염물질을 산화 분해하여 제거하기 때문에 입상활성탄의 재생처리가 자동으로 이루어진다. 따라서 입상활성탄의 수명이 연장되어 입상활성탄의 잦은 교체에 따른 비용을 절감할 수 있다.However, since the electrolytic-
또한, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 종래의 티타늄, 이리듐 및 DSA, SPR 등에 비해서 가격이 저렴한 탄소 섬유시트(2a)를 사용한다. 이러한 탄소 섬유시트(2a)는 가요성 소재로서 가공이 용이하기 때문에 원통형 등 다양한 형태를 쉽게 만들 수 있다. 또한, 탄소 섬유는 수천 가닥의 탄소 섬유를 꼬아서 만들기 때문에 표면적이 넓어서 탄소 섬유전극(2)과 입상활성탄(4)과의 접촉 면적이 넓어지는 효과도 있다.In addition, the electrolytic-
또한, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 입상활성탄(5)이 충전되어 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하면, 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 배치되어 있는 각각의 입상활성탄(5) 입자에 극성이 생겨서 전도체 역할은 한다. 따라서 전극의 유효면적을 넓어지고 전극 사이의 전기저항이 감소하여 전기분해가 촉진되고 전력사용이 줄어들게 된다. 또한, 전극 사이의 전기저항이 감소하기 때문에 양극과 음극 판 사이의 간격을 넓힐 수도 있다.In the electrolytic-
그리고 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 전기분해과정에서 발생하는 염소가스를 입상활성탄(5)이 흡착한다. 또한 입상활성탄(5)에 흡착된 염소가스는 다시 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질에 의해서 산화된다. 따라서 본 발명의 전해-탄소여과필터(1)는 염소가스가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 다량의 염소가 존재하는 원수를 전기분해할 때, 강한 산화물이 생산되는 동시에 인체에 유해한 염소가스가 발생하는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 입상활성탄(4)과 탄소 섬유전극(2)이 염소가스를 흡착하기 때문에 인체에 유해한 염소가스가 방출되지 않는다. In the electrolytic-
이와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 탄소 섬유전극(2)을 음극판으로 사용하고, 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 입상활성탄(5)을 충전하여 전기분해에 의한 산화 분해작용과 입상활성탄의 흡착작용의 상호작용으로 수처리 효율이 향상되고 입상활성탄(4)의 수명이 연장되며, 인체에 유해한 염소가스가 방출되지 않는 효과가 있다.As described above, the electrolytic-
도 2는 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제2 실시 예를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하는 탄소봉 전극(3)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치(4)와; 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 일정한 높이로 충전되는 입상활성탄(5)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과, 상기 활성탄여과층(6)의 하부에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)을 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 제올라이트층(9)의 하단에는 제올라이트(8)는 통과하지 못하고 물은 자유롭게 통과할 수 있는 지지부재(7)가 더 설치된다.2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the electrolytic-
더욱 구체적으로, 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 충전된 제올라이트(8)는 활성탄여과층(6)에서 흡착하지 못한 오염물질을 흡착하여 제거할 뿐만 아니라 이온교환을 통해서 물의 경도를 낮추고 미량 원소를 공급하는 물맛을 좋게 하는 역할을 한다. 또한, 상기 제올라이트(8)는 입상활성탄(5)보다 입자의 크기가 크고 무겁기 때문에 그 위에 위치하는 활성탄여과층(6)을 지지하고 세척시 활성탄여과층(6)을 보호하는 역할을 한다.More specifically, the
여기서, 제올라이트(8)는, 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 말로 여러 종류의 제올라이트가 있으며 비석이라고도 한다. 제올라이트는 장석과 같이 (Si,Al)O4의 사면체가 정점 산소(apical oxygen)에 의하여 3차원의 골격구조를 만들고 있지만 공극이 있으며 여기에 물 분자와 교환성 양이온이 포함되어 있다.Here, zeolite (8) is a generic term for minerals which are hydrated silicates of alkali and alkaline earth metals, and various kinds of zeolite are also referred to as zeolite. Zeolites, like feldspar, are tetrahedrons of (Si, Al) O 4 which form a three-dimensional skeleton by apical oxygen, but they have pores and water molecules and exchangeable cations.
이러한 제올라이트는 독특한 응용광물학적 성질, 양이온교환 특성, 흡착 및 분자체 특성, 촉매 특성, 탈수 및 재흡수 특성 등이 있으며, 탁도 제거 능력, 암모니아 질소를 흡착, 알루미늄과 나트륨의 규산염인 제올라이트는 칼슘 이온과 마그네슘 이온을 흡착하여 물의 경도를 낮춰 물을 연수로 만드는 능력 등이 있다. 아울러 제올라이트는 활성탄여과층(6)에서 미처 제거하지 못한 영양염류(N, P) 및 유해성 이온물질을 흡착하여 제거하는 능력이 있다. These zeolites have unique applied mineralogical properties, cation exchange properties, adsorption and molecular sieve characteristics, catalytic properties, dehydration and reabsorption characteristics, turbidity removal ability, adsorption of ammonia nitrogen, zeolite, which is a silicate of aluminum and sodium, And the ability to make water into soft water by lowering the hardness of water by adsorbing magnesium ions. In addition, zeolite has the ability to adsorb and remove nutrients (N, P) and harmful ionic substances that have not been removed from the activated
바람직하게, 상기 제올라이트(8)의 입경은 2~6mm이다. 즉, 제올라이트(8)는 입상활성탄(6)보다 크고 무겁기 때문에 역 세척시 활성탄여과층(9)이 교란되어 무너지는 것을 방지한다. 이를 위해서, 상기 제올라이트층(9)은 활성탄여과층(6) 높이의 1/6~1/3의 범위로 형성한다. 즉, 1/6 이하의 두께로 제올라이트층(9)을 형성하면 역 세척시 활성탄여과층(9)을 보호하기 어렵고, 1/3 이상의 두께로 하면 활성탄여과층(6)의 두께가 낮아져 전체적으로 흡착능력이 떨어질 수 있다.Preferably, the particle size of the zeolite (8) is 2 to 6 mm. That is, since the
이와 같이, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 입상활성탄(5)과 제올라이트(8)가 충전된 상태에서, 상기 탄소 섬유전극(2)의 내부공간으로 미량의 오염물질이 포함된 원수를 공급하면서 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하면, 상기 활성탄여과층(6)과 제올라이트층(9)을 통과하는 물이 전기분해되어, 상기 탄소봉 전극(3)에서는 양전자의 교환에 의해서 물속에 포함된 오염물질이 산화되고, 상기 탄소 섬유전극(5)에서는 전기분해 과정에서 전기화학적으로 생성되는 차아염소산과 같은 강한 산화물이 오염물질을 산화 분해한다. 그리고 전기분해에 의해서 분해되지 않은 미분해 오염물질은 상기 활성탄여과층(6)과 제올라이트층(9)을 따라 아래로 흐르면서 상기 입상활성탄(5)과 제올라이트(8)에 흡착되어 제거된다. As described above, when the granular activated
이와 같이, 본 실시 예에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 탄소 섬유전극(2)을 음극으로 사용하고, 양극으로 사용되는 탄소봉 전극(3) 사이에 입상활성탄(5)과 제올라이트(8)를 충전하여 전기분해에 의한 산화 분해작용과 입상활성탄 및 제올라이트의 흡착작용을 동시에 이용하기 때문에 수처리 효율이 향상된다. 또한, 상기 제올라이트층(9)을 여과수의 경도를 낮추고 미네랄 성분을 공급하는 부가적인 기능도 있다.As described above, the electrolytic-
한편, 제올라이트(8)도 입상활성탄과 마찬가지로 여러 화학물질을 흡착하지만 그것들을 흡착하는데 한계가 있는데, 이와 같이, 제올라이트가 무기물질들을 흡착하는데 한계점에 다다르면 이 물질들에 대한 흡착력이 약해지기 시작하고 결국엔 도로 내뱉기 시작한다. On the other hand, zeolite (8) adsorbs various chemical substances as well as granular activated carbon, but there is a limit to adsorb them. Thus, when the zeolite reaches a limit for adsorption of inorganic substances, I start to export yen.
그러나 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)에서는 제올라이트(8)의 흡착력이 떨어지면 상기 탄소 섬유전극(2)의 내부로 염화칼륨용액이나 염화나트륨용액을 주입하여 제올라이트를 교환하지 않고 재사용할 수 있다. 특히, 전해-탄소여과필터(1)에서는 강력한 산화제인 차아염소산(OCl)을 생성하기 위해서 원수에 염화나트륨(NaCl)이나 염화칼륨(KCl)을 주입하기 때문에 제올라이트(8)의 재생이 자동으로 이루어져 그 수명이 연장되는 효과가 있다. However, in the electrolytic-
도 3은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제3 실시 예를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하는 탄소관 전극(13)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소관 전극(13)에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치(4)와; 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소관 전극(13) 사이에 일정한 높이로 충전되는 입상활성탄(5)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과, 상기 활성탄여과층(6)의 하부에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)을 포함하여 이루어진다. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the electrolytic-
더욱 상세하게 상기 탄소관 전극(13)은 파이프 형상으로 이루어지며 직물이나 부직포로 이루어진 탄소 섬유시트로 이루어질 수 있다. 바람직하게 상기 탄소관 전극(13)은 일정한 크기의 탄소 섬유시트를 파이프 형태로 말아서 이루어진다. 그리고 상기 탄소관 전극(13)의 내측 면에는 불투수층이 형성된다. 상기 불투수층은 탄소 섬유시트(13a)의 내측 면에 일정한 두께로 도포된 에폭시 층으로 이루어지거나 탄소 섬유시트(13a)의 내측 면에 접착된 필름 또는 원통형 부재에 의해서 이루어질 수도 있다. 기타 나머지 구성은 전술한 실시 예와 동일 또는 유사하다.More specifically, the
이어, 도 4는 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터의 제4 실시 예를 보여주는 개략적인 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 일정한 크기의 내부 공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하는 탄소봉 전극(3)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치(4)와; 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소관 전극(3) 사이에 일정한 높이로 충전되는 입상활성탄(5)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과, 상기 활성탄여과층(6)의 하부에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)과, 상기 탄소 섬유전극(2) 및 탄소봉 전극(3)을 지지하기 위한 지지수단(20)을 더 포함하여 이루어진다.4 is a schematic exploded perspective view showing a fourth embodiment of the electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the electrolytic-
상기 지지수단(20)은, 상기 탄소 섬유전극(2)의 상단과 하단에 구비되는 것으로서, 크게 상부지지부재(21)와 하부지지부재(26)로 구성된다. 상기 상부지지부재(21)는 탄소 섬유전극(2)의 상단에, 상기 하부지지부재(26)는 탄소 섬유전극(5)의 하단에 설치되어 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)을 지지한다. The support means 20 is provided at an upper end and a lower end of the
상기 상부지지부재(21)는 원통형의 탄소 섬유전극(2)이 형태를 유지할 수 있도록 상기 탄소 섬유전극(2)의 상단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극(3)(또는 탄소관 전극(13)이 관통하는 관통 구멍(24)이 형성된 내측 고정 링(23)과, 상기 내측 고정 링(23)의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극(2)의 상단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링(25)으로 이루어진다. The
따라서 상기 내측 고정 링(23)을 탄소 섬유전극(2)의 내측 면에 삽입하여 고정한 후 상기 외측 고정 링(25)을 탄소 섬유전극(2)의 외측 면에 끼워서 결합하면 상기 내측 고정 링(23)과 외측 고정 링(25)이 단단히 결합한다. 그리고 상기 탄소봉 전극(3)은 상기 관통 구멍(24)을 통과시켜서 상기 탄소 섬유전극(2)의 가운데에 수직으로 설치한다. Therefore, when the
이어 상기 하부지지부재(26)는 원통형으로 이루어진 탄소 섬유전극(2)의 하단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극(3)의 하단이 삽입되는 결합 홈(28)이 형성된 내측 고정 링(27)과, 상기 내측 고정 링(27)의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극(2)의 하단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링(29)으로 이루어진다.The
따라서 상기 내측 고정 링(27)을 탄소 섬유전극(2)의 내측 면에 삽입하여 고정한 후 상기 외측 고정 링(29)을 탄소 섬유전극(2)의 외측 면에 끼워서 결합하면 상기 내측 고정 링(27)과 외측 고정 링(28)이 단단히 결합한다. 그리고 상기 탄소봉 전극(3)의 하단은 상기 결합 홈(28)에 끼워서 상기 탄소 섬유전극(2)의 가운데에 수직으로 고정한다.Therefore, when the
한편, 상기 내측 고정 링(23)과 내측 고정 링(27) 사이에는 다수 개의 수직 지지대(22)가 더 구비되어 일체로 연결할 수 있다. 상기 다수의 수직 지지대(22)는 탄소 섬유전극(2)을 수직으로 세워서 원통형을 유지할 수 있도록 한다.A plurality of
이어서, 도 5는 본 발명에 따른 탄소 섬유전극의 일 예를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 상기 탄소 섬유전극(2)은 일정한 크기의 탄소 섬유시트(2a)를 원통형으로 말아서 이루어진다. 바람직하게 상기 탄소 섬유전극(2)의 외 측면에는 일정한 두께로 외각지지층(31)이 더 형성될 수 있다. 상기 외곽지지층(31)은 불투수층으로서 상기 탄소 섬유전극(2)의 형태를 유지시키고 내부에 충전되어 있는 입상활성탄(5)과 물이 외부로 새지 않도록 한다. 5 is a schematic perspective view showing an example of a carbon fiber electrode according to the present invention. As shown in the figure, the
상기 외곽지지층(31)은 비 전도성 물질로 이루어진 것으로서, 탄소 섬유시트(2a)의 외 측면에 에폭시를 일정한 두께로 도포한 다음 상기 탄소 섬유시트(2a)를 원통형의 형태로 말은 상태에서 UV 램프의 자외선으로 경화시켜 이루어질 수 있다. 또한, 상기 탄소 섬유시트(2a)의 외 측면에 아크릴, 플라스틱 또는 합성수지 등 일정한 두께의 시트를 접착한 후 상기 시트와 탄소 섬유시트(2a)를 원통형으로 말아서 이루어질 수 있다. 아울러 본 발명에 따른 탄소관 전극(13)의 내 측면에는 일정한 두께로 내부지지층을 형성할 수 있다. 탄소관 전극(13)의 내부에 형성되는 점을 제외하고는 상기 외부지지층(31)과 동일하다.The outer supporting
한편, 도 6은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제1 실시 예를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치(100)는, 일정한 크기의 내부공간을 갖는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 설치된 전해-탄소여과필터(1)를 포함하여 이루어진다. 6 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a water treatment apparatus using an electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the
상기 전해-탄소여과필터(1)는 전술한 바와 같이, 일정한 크기의 내부공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하여 설치되는 탄소봉 전극(3)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 일정한 높이로 충전된 입상활성탄(4)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과 상기 활성탄여과층(6)의 하부에 일정한 높이로 충전된 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)을 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 탄소 섬유전극(2)은 상기 하우징(110)의 내측 면에 밀착되게 설치된다. As described above, the electrolytic-
더욱 구체적으로 상기 하우징(110)은 아크릴이나 플라스틱과 같이 비 도전성 소재로 이루어지고, 상단과 하단에는 각각 뚜껑(121)이 설치된다. 그리고 상기 상부뚜껑(121a)에는 원수 유입구(122)와 역세수 배출구(123) 및 가스 배출구(127)가 형성되고, 상기 하부뚜껑(121b)에는 여과수 배출구(125)와 역세수 주입구(126)가 형성된다. 또한, 상기 원수 유입구(122)와 역세수 배출구(123) 그리고 여과수 배출구(125)와 역세수 주입구(126)에는 도시되지 않은 밸브가 구비된다. More specifically, the
따라서 상기 원수 유입구(122)를 통해 주입된 원수를 상기 하우징(110)의 내부에 있는 탄소 섬유전극(2)의 내부로 유입된다. 그리고 상기 활성탄여과층(5)과 제올라이트층(9)을 통과해서 아래로 이동한다. 이때, 상기 탄소 섬유전극(2)에 (-)전원을 인가하고 탄소봉 전극(3)에 (+)전원을 인가하면, 상기 하우징(110) 내부의 원수가 전기분해되고 이 전기분해과정에서 발생하는 라디칼이 원수에 포함된 오염물질을 산화분해 시킨다. 그리고 전기분해과정에서 분해되지 않는 오염물질은 상기 활성탄여과층(5)과 제올라이트층(9)에서 흡착되어 제거된다. Therefore, the raw water injected through the
한편, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 충진된 입상활성탄(5)은 전도체로서 작용하여 전극의 유효표면적을 넓히고 전극 사이의 저항을 줄여준다. 따라서 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이의 간격을 최대한 넓힐 수 있다. 예를 들어, 종래의 전기분해장치는 전극판 사이의 간격이 10~40mm로 매우 조밀하게 설치되지만 본 발명에 따른 탄소 섬유전극(3)과 탄소봉 전극(3) 사이의 간격은 40mm~100mm까지 넓힐 수 있다. 따라서 전극 판의 수를 줄여서 구조를 단순하게 하고 무게를 줄이며 생산단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.On the other hand, the granular activated
한편, 사용기간의 경과에 따라 활성탄여과층(8)이 오염된 경우 상기 하우징(110)의 하단에 형성된 역세수 주입구(126)를 통해서 세척수를 주입하면, 세척수가 상류로 흐르면서 상기 활성탄여과층(8)의 오염물질을 세척하고, 그 세척수는 하우징(110)의 상단에 구비된 역세수 배출구(123)를 통해서 외부로 배출된다. 또한, 사용기간의 경과에 따라서 제올라이트층(9)이 오염된 경우 상기 역세수 주입구(126)을 통해서 1% 소금물(NaCI)을 주입하면, 소금물의 나트륨 이온에 의해 이온교환 능력을 재생시켜 주게 된다.When the activated
이와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치는, 전기분해의 과정에서 입상활성탄과 제올라이트가 자동으로 재생되기 때문에 역 세척의 회수를 줄이고 수명을 연장하여 잦은 교체에 따른 비용을 절감할 수 있다. As described above, since the granular activated carbon and the zeolite are automatically regenerated during the electrolysis process, the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present invention reduces the number of backwashes and prolongs the lifetime and reduces the cost of frequent replacement can do.
이어, 도 7은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제2 실시 예를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치는, 일정한 크기의 내부공간을 갖는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내측 면에 밀착되게 설치되고 일정한 크기의 내부공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하여 설치되는 탄소관 전극(13)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소관 전극(13) 사이에 일정한 높이로 충전되는 입상활성탄(5)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과, 상기 활성탄여과층(6)의 상부에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)을 포함하여 이루어진다.FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present embodiment includes a
더욱 구체적으로 상기 하우징(110)은 아크릴이나 플라스틱과 같이 비 도전성 소재로 이루어진 원통체로서, 상단과 하단에는 각각 뚜껑(121)이 설치된다. 그리고 상기 상부뚜껑(121a)에는 여과수 배출구(125)와 역세수 배출구(123) 및 가스 배출구(127)이 형성되고, 상기 하부뚜껑(121b)에는 역세수 주입구(126)가 형성된다. 또한, 상기 여과수 배출구(125)와 역세수 배출구(123) 그리고 역세수 주입구(126)에는 도시되지 않은 밸브가 구비된다. More specifically, the
따라서 상기 하우징(110)의 가운데에 설치되어 있는 탄소관 전극(12)으로 원수를 주입하면, 오염물질이 포함된 원수는 상기 탄소관 전극(13)을 통해서 하단으로 이동한 후 상기 하우징(110)의 하단에는 상향류로 상기 활성탄여과층(6)과 제올라이트층(9)을 차례로 통과하게 된다. 이때, 상기 활성탄여과층(6)을 통과하는 동안에 원수에 포함된 오염물질이 입상활성탄(5)에 흡착되고, 상기 활성탄여과층(6)에서 흡착되지 못하고 통과된 오염물질은 다시 제올라이트층(9)에서 흡착되게 된다. 그리고 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소관 전극(13)에 직류전원을 공급하면, 탄소관 전극(13)에서는 양성전자의 교환에 의해서 오염물질이 직접 산화되고, 상기 탄소 섬유전극(2)에서는 전기-화학적으로 생성되는 강한 산화물에 의해서 오염물질이 간접 산화하게 된다. Therefore, when raw water is injected into the carbon pipe electrode 12 installed at the center of the
한편, 사용경과에 따라 상기 활성탄여과층(6)이 오염된 경우에는 상기 하우징(110)의 하단에 구비된 역세수 주입구(128)를 통해서 세정수를 주입하면, 상기 활성탄여과층(6)과 제올라이트층(9)을 차례로 통과하면서 오염물질을 세척하고, 그 역세수와 오염물질은 상기 하우징(110)의 상부에 구비된 역세수 배출구(123)를 통해서 외부로 배출한다.If the activated
이어서, 도 8 및 도 10은 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치의 제3 실시 예를 보여주는 종단면도와 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리장치(100)는 일정한 크기의 하우징(110)의 내부에 다수의 전해-탄소여과필터(1)가 설치된다. 8 and 10 are a longitudinal sectional view and a cross-sectional view showing a third embodiment of the water treatment apparatus using the electrolytic-carbon filter according to the present invention. As shown in the figure, the
상기 전해-탄소여과필터(1)는 전술한 바와 같이, 일정한 크기를 갖는 내부공간을 갖는 탄소 섬유전극(2)과, 상기 탄소 섬유전극(2)의 중심을 관통하여 설치되는 탄소봉 전극(3)(또는 탄소관 전극(13)과, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3) 사이에 일정한 높이로 충전되는 입상활성탄(5)으로 이루어진 활성탄여과층(6)과 상기 활성탄여과층(6)의 하단에 일정한 높이로 충전되는 제올라이트(8)로 이루어진 제올라이트층(9)을 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 다수의 전해-탄소여과필터(1) 사이에는 상기 전해-탄소여과필터(1)가 관통되는 다수의 관통부가 형성된 스페이스 플레이트(130)가 설치된다. 상기 스페이스 플레이트(130)는 전해-탄소여과필터(1) 사이에 일정한 간격이 형성되게 함과 아울러 다수의 전해-탄소여과필터(1)를 고정하는 역할을 한다. As described above, the electrolytic-
이와 같이, 본 실시 예에 따른 수처리장치(100)는 하나의 다수의 전해-탄소여과필터(1)를 병렬적으로 설치함으로써 수처리 용량을 늘릴 수 있다. 따라서 우수처리장치나 하·폐수처리장치의 고도처리장치에도 쉽게 적용할 수 있다. As described above, the
또한, 본 실시 예의 수처리장치(100)는 각각의 전해-탄소여과필터(1)를 별개로 분리할 수 있기 때문에 설치 및 교체가 용이하므로 설치작업이 쉽고 유지관리 비용이 절감되는 효과가 있다. In addition, since the electrolytic-
이하에서 본 발명에 따른 실험 예를 참고로 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the electrolytic-carbon filter according to the present invention will be described in more detail with reference to an experimental example according to the present invention.
<실험 예1> <Experimental Example 1>
입상활성탄의 충전 유무에 따라 지름이 Ø100mm 높이 350mm인 4개의 원통형 하우징의 중앙에 탄소봉 전극을 설치하고, 길이 200mm인 원통형 탄소 섬유전극을 설치한 후, 각 조에 Cl농도가 200mg/L 되도록 제조한 NH4CI 용액을 1.5 L씩 주입하고, 하우징 용적의 80%를 입상활성탄으로 충전하여 활성탄여과층을 형성하였다. 그리고 펌프를 이용하여 원수를 주입하여 하향류로 흘리면서 양극인 탄소봉 전극과 음극인 탄소 섬유전극에 직류전원을 인가하되, 전압을 2, 4, 6, 8V로 변화시키면서 각 조의 유해가스 발생 여부를 조사하였다. 그 결과는 <표 1>과 같이 나타났다.A cylindrical carbon fiber electrode having a length of 200 mm was provided at the center of four cylindrical housings each having a diameter of 100 mm and a height of 350 mm according to whether granular activated carbon was filled or not. NH 4 CI solution were injected by 1.5 L each, and 80% of the volume of the housing was filled with granular activated carbon to form an activated carbon filtration layer. Then, the raw water is injected by the pump and the DC power is applied to the carbon pole electrode, which is an anode, and the carbon fiber electrode, which is an anode, while varying the voltage to 2, 4, 6 and 8 V, Respectively. The results are shown in Table 1.
양극 : 탄소봉
음극 : SUSNon-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 ; 탄소섬유Non-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode; Carbon fiber
양극 : 탄소봉
음극 : SUSActivated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 : 탄소섬유Activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: Carbon fiber
<표1>에 제시된 활성탄 충전 유무 및 전극재료별 염소가스 등 유해가스 발생여부 조사결과를 토대로 볼 때, 입상활성탄의 충전과 탄소 섬유전극의 사용이 유해가스 발생억제에 유용함을 입증할 수 있었다.Based on the results of the investigation on whether or not the activated carbon is filled up and the harmful gas such as chlorine gas is generated in the electrode materials shown in <Table 1>, it can be proved that the use of the granular activated carbon and the use of the carbon fiber electrode are effective for suppressing the generation of harmful gas.
<실험 예2> <Experimental Example 2>
-활성탄 충전 유무 및 전극재료별 처리성능- Presence of Activated Carbon Charge and Treatment Performance by Electrode Material
본 실험은 입상활성탄 충전 유무에 따라 지름이 Ø100mm 높이 350mm인 4개의 원통형 하우징의 중앙에 탄소봉 전극을 설치하고, 길이 200mm인 원통형 탄소 섬유전극을 설치한 후, 각 조에 Cl농도가 200mg/L 되도록 제조한 NH4CI 용액을 1.5 L씩 주입하고, 하우징 용적의 80%를 입상활성탄으로 충전하여 활성탄여과층을 형성하였다. 그리고 펌프를 이용하여 원수를 주입하여 하향류로 순환하면서 양극인 탄소봉 전극과 음극인 탄소 섬유전극에 직류전원을 인가하되, 입상활성탄 충전 유무에 따라 4종류의 전해산화조(S-1, S-2, S-4, S-5)와 활성탄 흡착조(S-3)로 구성하였다. 운전방법은 G 하수처리장 방류수를 원수로 하여 전압 8V, 체류시간 15분에서 연속식으로 실험을 진행하였다.In this experiment, a carbon rod electrode was installed at the center of four cylindrical housings having a diameter of 100 mm and a height of 350 mm according to presence or absence of granular activated carbon filling, and a cylindrical carbon fiber electrode having a length of 200 mm was installed. An NH 4 CI solution was injected by 1.5 L, and 80% of the volume of the housing was filled with granular activated carbon to form an activated carbon filtration layer. In addition, four kinds of electrolytic oxidation vessels (S-1, S-1, and S-2) were prepared according to whether granular activated carbon was filled or not, while direct water was supplied to a carbon electrode as an anode and a carbon fiber electrode as a cathode, 2, S-4, S-5) and activated carbon adsorption tank (S-3). The operation was carried out continuously at the voltage of 8V and the residence time of 15 minutes using the discharged water of the G sewage treatment plant as the raw water.
(V)Voltage
(V)
(A)electric current
(A)
(μS)Electrical conductivity
(μS)
(mg/L)Chlorine ion
(mg / L)
양극 : 탄소봉
음극 : SUSNon-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 ; 탄소섬유Non-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode; Carbon fiber
양극 : 탄소봉
음극 : SUSActivated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 : 탄소섬유Activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: Carbon fiber
<표2>에서 보듯이 전압 8V에서 입상활성탄 충전이 입상활성탄 미충전에 비해 전류가 약 6배 높았고 전기전도도는 감소하였으며, pH는 입상활성탄 미충전 전해산화조에서 6.5~6.8이었으나 활성탄 충전 전해산화조에서는 8.0~8.7로 상승하였다. 한편, 염소이온은 입상활성탄 미충전 전해 산화에 비해 입상활성탄 충전 전해산화조에서 활발한 전기분해로 현저한 차이를 보였으며, 탄소 섬유전극을 사용할 경우 염소이온이 감소하였다. As shown in <Table 2>, at the voltage of 8V, the granular activated carbon charge was about 6 times higher than that of the granular activated carbon but the electric conductivity decreased. The pH was 6.5 to 6.8 in the granular activated carbon unfilled electrolytic oxidation tank, And rose to 8.0 to 8.7 in the group. On the other hand, chlorine ion showed a significant difference by active electrolysis in granular activated carbon filled electrolytic oxidation tank compared to granular activated carbon unfilled electrolytic oxidation, and chlorine ion was decreased when carbon fiber electrode was used.
양극 : 탄소봉
음극 : SUSNon-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 ; 탄소섬유Non-activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode; Carbon fiber
양극 : 탄소봉
음극 : SUSActivated carbon: filling
Anode: carbon rod
Cathode: SUS
양극 : 탄소봉
음극 : 탄소섬유Activated carbon filling
Anode: carbon rod
Cathode: Carbon fiber
<표3>에서 보듯이 COD 14.1mg/L인 원수를 처리한 결과, 입상활성탄 미충전 전해산화조의 유출수 COD가 12.5~13.0mg/L이었고, 입상활성탄 충진 전해산화조에서 처리수의 COD가 3.7~4.0 mg/L로 약 8배 높았으며, T-N 14.9mg/L인 원수를 처리한 경우도 14.2~14.6mg/L에서 3.8~4.4 mg/L로 활성탄 충전 전해산화조에서 약 21배 높은 효율을 보였다. 특히 색도 45도인 원수를 입상활성탄 미충진 상태에서 전해 산화했을 때 36~42도였으나 입상활성탄이 충진된 상태에서 전해 산화했을 때 5~6도로 제거효율이 약 6배 높게 나타났다. 이는 입상활성탄 흡착에서 유출수 농도 11도에 비해 현저히 낮아 활성탄을 충전한 전해산화조가 유기물과 질소 및 색도 제거에 월등히 우수함을 입증할 수 있었다. As shown in <Table 3>, when treated with raw water having a COD of 14.1 mg / L, the effluent COD of the granular activated carbon untreated electrolytic oxidation tank was 12.5 to 13.0 mg / L, and the COD of the treated water in the granular activated carbon filled electrolytic oxidation tank was 3.7 And 4.0 mg / L, respectively. In the case of treatment with raw water having a TN of 14.9 mg / L, the efficacy was about 21 times higher than that of the activated carbon filled electrolytic oxidation tank from 3.8 to 4.4 mg / L at 14.2 to 14.6 mg / It looked. Particularly, the raw water having a chromaticity of 45 degrees was 36 ~ 42 degrees when it was electrolyzed in the state of granular activated carbon unfilled state, but it was about 6 times higher than 5 ~ 6 degrees when the electrolytic oxidation was carried out with granular activated carbon filled. It was proved that the electrolytic oxidation tank filled with activated charcoal was superior to organic matter, nitrogen and chromaticity removal.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는 입상활성탄의 충전과 탄소 섬유전극의 사용으로 염소가스의 발생억제에 유용함을 입증할 수 있었다. 또한, 입상활성탄을 충전한 전해산화조가 유기물과 질소 및 색도 제거에 월등히 우수함을 입증할 수 있었다.As described above, the electrolytic-
<실험 예 3><Experimental Example 3>
-전기화학적 재생실험- Electrochemical regeneration experiment
본 실험은 입상활성탄 충전된 직경(Ø100mm 높이 350mm인 2개의 원통형 하우징의 중앙에 탄소봉을 양극으로, x L200 mm인 원통형 탄소 섬유전극과 SUS전극을 음극으로 설치한 후 전압 및 순환방식에 따라 약 2개월간 사용한 입상활성탄을 전기화학적인 방법으로 재생실험을 하였다. 기존에 사용한 음극은 양극으로 양극은 음극으로 전극을 교차 연결한 후 조 내에 증류수를 넣어 전압 8V에서 5분 간격으로 활성탄여과층을 순환시킨 액성을 3회 측정하였다. In this experiment, a cylindrical carbon fiber electrode with x L 200 mm and a SUS electrode were installed as a cathode and a carbon fiber electrode was attached to the center of two cylindrical housings having a diameter of Ø100 mm and height of 350 mm, The activated carbon granules were electrochemically regenerated by using an electrochemical method, and the activated carbon filter layer was circulated at a voltage of 8 V at intervals of 5 minutes after crossing the electrodes with the positive electrode, the positive electrode and the negative electrode, Liquid was measured three times.
이러한 전기화학적 재생실험을 한 결과 탄소봉 전극과 탄소 섬유전극으로 구성된 반응조(R1)의 액성은 재생시간에 따라 pH 8.2~8.5, CI 14~41mg/L로 약알칼리성 상태에서 완만한 변화를 보였으나 탄소봉 전극과 SUS 전극으로 구성된 반응조(R2)에서는 pH 6.7~7.2, CI 2~70mg/L로 염소이온의 급격한 변화와 SUS 전극의 용접부위에서 금속성분의 용출로 액성이 변색 됨을 알 수 있었다. 따라서 일정한 시간 간격으로 전극 교차 연결에 의한 입상활성탄 재생방법은 탄소 섬유전극은 가능하나 SUS 전극과 같이 금속성 전극에서는 금속의 용출로 바람직하지 못함을 입증할 수 있었다.As a result of this electrochemical regeneration experiment, the pH of the reaction tank (R1) composed of the carbon electrode and the carbon fiber electrode was gradually changed from pH 8.2 to 8.5 and CI 14 to 41 mg / L, In the reaction tank (R2) composed of the electrode and the SUS electrode, the pH was changed to 6.7 ~ 7.2 and the CI was changed to 2 ~ 70mg / L. The rapid change of the chloride ion and the dissolution of the metal component on the SUS electrode welding part discolored. Therefore, the granular activated carbon recovery method by crossing the electrodes at regular time intervals proved that the carbon fiber electrode can be used but the metallic electrode is not preferable for the metallic electrode such as the SUS electrode.
즉, 본 방법은 물리적인 기능 회복과 동시에 일정시간 간격으로 전극 교차 연결로 전기 화학적인 특성을 이용하여 재생함으로써 성능저하에 대한 문제 해결과 여재수명을 연장할 수 있었다.In other words, this method can solve the problem of performance deterioration and prolong the life of filter media by regenerating by using electrochemical characteristics at electrode cross connection at a time interval simultaneously with physical function recovery.
<전해액 주입방법을 이용한 재생방법><Regeneration method using electrolyte injection method>
단기적으로는 1단계 전극교차방법을 이용한 전기화학적인 방법으로 성능이 저하된 입상활성탄을 재생하여 기능을 회복시킬 수 있다. 그러나 장기적으로 사용할 경우 활성탄과 제올라이트는 여재 표면에 불순물의 축적에 의한 전도성 저하와 흡착 및 전해산화력 저하로 기능이 저하될 수 있다. In the short term, the electrochemical method using the one-step electrode crossing method can regenerate the granular activated carbon whose performance has been deteriorated to restore its function. However, in the case of long - term use, activated carbon and zeolite may be deteriorated in conductivity due to accumulation of impurities on the surface of filter media and adsorption and degradation of electrolytic oxidation ability.
본 방법을 정기적으로 1% 소금물(NaCI)을 입상활성탄과 제올라이트 복층 여재로 구성된 하우징에 넣은 후 재생시키는 방법이다. 입상활성탄에 표면에 부착된 불순물은 탈리되고 내부에 흡착된 염소이온은 전해 산화로 차아염소산과 같은 강력한 산화제를 형성하여 입상활성탄에 부착된 물질과 산화분해가 일어나 활성탄 흡착 기능을 재생시켜 준다. This method is regenerated after regularly adding 1% brine (NaCI) to a housing composed of granular activated carbon and zeolite duplex media. The impurities adhering to the surface of the granular activated carbon are desorbed and the chlorine ions adsorbed on the surface of the granular activated carbon form a strong oxidizing agent such as hypochlorous acid by the electrolytic oxidation to oxidize and decompose with the substance attached to the granular activated carbon,
그리고 제올라이트층은 소금물의 나트륨이온에 의해 이온교환 능력을 재생시켜 주는 재생기능이 있다. 따라서 단계별 재생방법을 실시함으로써 기존 방법에 비해 미량 유해물질 제거에 대한 처리성능 향상은 물론 빈번한 활성탄 교체와 재생 없이 장기간 사용으로 유지관리의 용이성과 비용을 절감할 수 있다.And the zeolite layer has a regenerating function which regenerates the ion exchange ability by sodium ion of brine. Therefore, by performing the stepwise regeneration method, it is possible to reduce the ease of maintenance and cost by improving the treatment performance against the removal of trace harmful substances as well as the frequent replacement of activated carbon and long-term use without regeneration.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 상기 탄소 섬유전극(2)과 탄소봉 전극(3)(또는 탄소관 전극(13) 사이에 충전된 입상활성탄(5)이 전극의 유효면적을 확대하고 전극 사이의 저항을 줄여서 전기분해반응을 촉진하고, 낮은 전력에서도 높은 수처리 효율을 얻을 수 있도록 하며, 입상활성탄의 흡착과 전기분해에 의한 산화분해를 반복함에 따라 오염물질의 처리성능이 향상될 뿐만 아니라 입상활성탄을 별도의 재생 없이 장기간 사용할 수 있게 하여 잦은 교체에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 오염물질을 산화시키는 과정에서 발생하는 염소가스를 입상활성탄에 흡착시킨 후 전기분해과정에서 발생하는 산화성 물질을 이용하여 분해함으로써 염소가스가 발생하는 것을 방지할 수 있다. As described above, in the electrolytic-
또한, 본 발명에 따른 전해-탄소여과필터(1)는, 크기를 줄이고 여과속도는 놓여서 가정용 정수기 등과 같은 소형 여과필터로 사용할 뿐만 아니라 다수의 전해-탄소여과필터(1)를 병렬로 설치하여 처리용량을 임의로 조절할 수 있어 우수처리시설이나 하·폐수처리장치의 고도처리장치에도 쉽게 적용할 수 있다.In addition, the electrolytic-
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious that it can be done. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.
1: 전해-탄소여과필터 2: 탄소 섬유전극
2a: 탄소 섬유시트 3: 탄소봉 전극
4: 전원공급장치 5: 입상활성탄
6: 활성탄여과층 7: 지지부재
8: 제올라이트 9: 제올라이트층
13: 탄소관 전극 20: 지지수단
21: 상부지지부재 26: 하부지지부재
31: 외각지지층 100: 수처리장치
110: 하우징 121: 뚜껑
122: 원수 유입구 123: 역세수 배출구
125: 여과수 배출구 126: 역세수 주입구
130: 스페이스 플레이트1: electrolytic-carbon filter 2: carbon fiber electrode
2a: carbon fiber sheet 3: carbon rod electrode
4: Power supply unit 5: Granular activated carbon
6: activated carbon filtration layer 7: support member
8: zeolite 9: zeolite layer
13: carbon tube electrode 20: support means
21: upper support member 26: lower support member
31: outer supporting layer 100: water treatment device
110: housing 121: lid
122: raw water inlet 123: stationary water outlet
125: filtered water outlet 126: reverse water inlet
130: Space plate
Claims (24)
상기 하우징의 내부에 설치되어 전기분해에 의한 산화 분해작용과 흡착작용이 동시에 일어나는 전해-탄소여과필터를 포함하여 이루어지되,
상기 전해-탄소여과필터는, 직포 또는 부직포로 이루어진 탄소 섬유시트를 원통형으로 말아서 이루어지고 일정한 크기의 내부 공간을 형성하는 탄소 섬유전극과;
상기 탄소 섬유전극의 중심을 관통하는 탄소봉 전극과;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급장치와;
상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 사이에 상기 탄소 섬유전극 용적의 80% 이상을 입상활성탄으로 충전하여 상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극을 전기적으로 연결하고 상기 하우징 내부로 유입되는 물속에 포함된 오염물질을 여과하는 활성탄여과층과;
상기 활성탄여과층의 하단 또는 상단에 일정한 높이로 충전된 제올라이트로 이루어져 상기 하우징 내부로 유입되는 물속에 포함된 오염물질을 제거하거나 미네랄을 공급하는 제올라이트층과;
상기 활성탄여과층과 제올라이트층 사이에 개재되어 상기 제올라이트와 입상활성탄이 혼합되지 않도록 차단하는 부직포 필터;를 포함하며,
상기 입상활성탄의 입경은 0.85~3.17mm 범위이고 상기 제올라이트의 입경은 2~6mm 범위이며 상기 탄소 섬유전극과 탄소봉 전극 사이의 간격은 40~100mm 범위로 하여, 상기 전해-탄소여과필터의 여과속도가 10~20 m/hr을 유지하도록 함으로써 오염물질의 처리성능이 향상시키고 상기 입상활성탄 및 제올라이트의 사용기간을 연장하며 염소가스가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치.
A cylindrical housing;
And an electrolytic-carbon filter disposed inside the housing, the electrolytic-carbon filter having an oxidative decomposition action and an adsorption action by electrolysis at the same time,
The electrolytic-carbon filter includes a carbon fiber electrode formed by rolling a carbon fiber sheet made of a woven fabric or a nonwoven fabric into a cylindrical shape and forming an internal space of a predetermined size;
A carbon rod electrode passing through the center of the carbon fiber electrode;
A power supply for supplying DC power to the carbon fiber electrode and the carbon electrode;
Wherein at least 80% of the volume of the carbon fiber electrode is filled with granular activated carbon between the carbon fiber electrode and the carbon electrode to electrically connect the carbon fiber electrode and the carbon electrode to filter the contaminants contained in the water flowing into the housing, An activated carbon filtration layer;
A zeolite layer made of zeolite charged at a predetermined height at a lower end or an upper end of the activated carbon filtration layer to remove contaminants contained in water flowing into the housing or to supply minerals;
And a nonwoven filter interposed between the activated carbon filtration layer and the zeolite layer to block the mixing of the zeolite and granular activated carbon,
The granular activated carbon has a particle diameter in the range of 0.85 to 3.17 mm, a zeolite particle diameter in the range of 2 to 6 mm, an interval between the carbon fiber electrode and the carbon electrode is in a range of 40 to 100 mm and a filtration rate of the electrolytic- 10 to 20 m / hr, thereby improving the treatment performance of the pollutant, extending the service life of the granular activated carbon and the zeolite, and preventing chlorine gas from being generated.
상기 탄소 섬유전극의 상단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극이 관통하는 관통 구멍이 형성된 내측 고정 링과, 상기 내측 고정 링의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극의 상단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링으로 이루어진 상부지지부재와;
상기 탄소 섬유전극의 하단 내측 면에 위치하고 가운데에 상기 탄소봉 전극의 하단이 삽입되는 결합 홈이 형성된 내측 고정 링과, 상기 내측 고정 링의 외 측에 결합하여 상기 탄소 섬유전극의 하단 외 측면에 고정되는 외측 고정 링으로 이루어진 하부지지부재와;
상기 하우징의 상단에 설치되고 원수 유입구와 역세수 배출구가 형성된 상부뚜껑과;
상기 하우징의 하단에 설치되고 여과수 배출구와 역세수 주입구가 형성되는 하부뚜껑을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치.
14. The method of claim 13,
An inner fixing ring which is located on an upper inner side surface of the carbon fiber electrode and has a through hole through which the carbon fiber electrode penetrates in the center thereof and an outer fixing member which is coupled to the outer side of the inner fixing ring, An upper support member made of a ring;
An inner fixed ring which is located on a lower inner surface of the carbon fiber electrode and has an engaging groove for receiving a lower end of the carbon fiber electrode at the center thereof, A lower support member made of an outer fixing ring;
An upper lid installed at an upper end of the housing and having a raw water inlet and a reverse water discharge outlet;
Further comprising a lower lid disposed at a lower end of the housing and having a filtered water outlet and an inverted water inlet formed therein.
상기 탄소봉 전극 대신에 파이프 형상으로 이루어지고 내 측면에 일정한 두께로 불투수성의 지지층이 형성된 탄소관 전극이 설치되는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치.
16. The method of claim 15,
Wherein a carbon pipe electrode is provided in the form of a pipe instead of the carbon electrode, and the carbon pipe electrode is formed on the inner surface of the carbon electrode electrode and has an impervious support layer of a predetermined thickness.
상기 하우징의 내부에는 다수의 전해-탄소여과필터가 병렬로 설치되고, 상기 다수의 전해-탄소여과필터 사이에는 상기 전해-탄소여과필터가 관통하는 다수의 관통 구멍이 형성된 스페이스 플레이트가 설치되며, 상기 하우징의 상부에는 전기분해과정에서 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 가스 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 전해-탄소여과필터를 이용한 수처리장치.16. The method of claim 15,
A plurality of electrolytic-carbon filter filters are installed in parallel in the housing, and a plurality of through-holes through which the electrolytic-carbon filter is passed are formed between the plurality of electrolytic-carbon filter filters, And a gas outlet for discharging the gas generated in the electrolysis process to the outside is formed in the upper portion of the housing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160044347A KR101842552B1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160044347A KR101842552B1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170116505A KR20170116505A (en) | 2017-10-19 |
| KR101842552B1 true KR101842552B1 (en) | 2018-03-27 |
Family
ID=60298314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160044347A KR101842552B1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101842552B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200074485A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 대구한의대학교산학협력단 | Equipment of Advanced Wastewater Treatment using Eletrolysis-adsorption filtration |
| KR20230031564A (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-07 | (주)일신종합환경 | Non-degradable Waste Water Treatment System |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110937661A (en) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 南京林业大学 | Integrated granular material electrochemical filtering electrode |
| CN110668532B (en) * | 2019-09-18 | 2022-04-22 | 北京碧水源科技股份有限公司 | Electrochemical ammonium micro-nano reactor, preparation method of anode material thereof and application of electrochemical ammonium micro-nano reactor in ammonium removal |
| KR102521252B1 (en) * | 2020-06-17 | 2023-04-18 | 한국원자력연구원 | Filter and Method for Manufacturing Filter |
| CN115448288B (en) * | 2022-10-20 | 2024-03-01 | 温州赛普克电子科技有限公司 | Carbon rod electrode, preparation method and application thereof |
| CN115504637A (en) * | 2022-11-14 | 2022-12-23 | 江苏方天电力技术有限公司 | Integration treatment of domestic sewage equipment |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326087A (en) * | 2001-05-07 | 2002-11-12 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | Electrolytic reduction device for removing halogenated acid |
| JP2010174368A (en) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Shin Nihonsha:Kk | Electrolysis using cylindrical electrode of carbon fiber |
| JP4811755B2 (en) * | 2001-03-23 | 2011-11-09 | 大阪ガスケミカル株式会社 | Water treatment filter |
-
2016
- 2016-04-11 KR KR1020160044347A patent/KR101842552B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4811755B2 (en) * | 2001-03-23 | 2011-11-09 | 大阪ガスケミカル株式会社 | Water treatment filter |
| JP2002326087A (en) * | 2001-05-07 | 2002-11-12 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | Electrolytic reduction device for removing halogenated acid |
| JP2010174368A (en) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Shin Nihonsha:Kk | Electrolysis using cylindrical electrode of carbon fiber |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200074485A (en) | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 대구한의대학교산학협력단 | Equipment of Advanced Wastewater Treatment using Eletrolysis-adsorption filtration |
| KR20230031564A (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-07 | (주)일신종합환경 | Non-degradable Waste Water Treatment System |
| KR102525217B1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-05-03 | (주)일신종합환경 | Non-degradable Waste Water Treatment System |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170116505A (en) | 2017-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101842552B1 (en) | Electrolytic Carbon Filter and Equipment of Water Treatment using the same | |
| EP2649014B1 (en) | Carbon bed electrolyser for treatment of liquid effluents and a process thereof | |
| KR100973669B1 (en) | Clean water treating system of small scale waterworks using capacitive deionization | |
| US6274028B1 (en) | Electrolytic wastewater treatment method and apparatus | |
| KR100455052B1 (en) | Water treatment method of treated water containing ruins | |
| US6773575B2 (en) | Electrolytic cell and process for the production of hydrogen peroxide solution and hypochlorous acid | |
| KR101015728B1 (en) | Water treating apparatus | |
| US20080223731A1 (en) | Advanced Electro-Coagulation Device And Process Of Using The Same For Wastewater Treatment | |
| EP2035335B1 (en) | Moving electrode electroflocculation process and corresponding device | |
| JP5595213B2 (en) | Disinfecting water manufacturing apparatus and disinfecting water manufacturing method | |
| JP5764474B2 (en) | Electrolytic synthesis apparatus, electrolytic treatment apparatus, electrolytic synthesis method, and electrolytic treatment method | |
| KR101598493B1 (en) | A treating method for waste water using electrolysis and waste water treating system | |
| US4619745A (en) | Process for the electrochemical decontamination of water polluted by pathogenic germs with peroxide formed in situ | |
| KR102168891B1 (en) | Equipment of Advanced Wastewater Treatment using Eletrolysis-adsorption filtration | |
| JPS5833036B2 (en) | Suiyouekichiyuunoshiankabutsu Oyobi Jiyukinzokunodoujijiyokiyonohouhou Narabini Souchi | |
| CN101891331A (en) | Integrated treatment device for active carbon adsorption and electrochemical regeneration and use method thereof | |
| KR20070041948A (en) | Method and device for regenerating of regenerative slop in ion exchange resin | |
| KR102021313B1 (en) | Contaminant removal system for water | |
| JPH1110160A (en) | Method for treating water by electrolytic oxidation | |
| US20200407245A1 (en) | Electrocoagulation device | |
| KR100436982B1 (en) | water treatment system by electro oxidation technology | |
| KR100411815B1 (en) | The Method and Apparatus to Remove Electrochemically Organic and Inorganic Materials in Waste Water Using Electrodes | |
| RU2247078C1 (en) | Method of treatment of water (versions) | |
| KR20110078158A (en) | Effective electrolysis method of seawater | |
| JP2002018443A (en) | Method and apparatus for water treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |