KR102305542B1 - 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에서 유입된 원수가 하부에서 상부로 이동하며 분말전극 사이에서 전기응집이 이루어지는 전기응집구간을 통과하고 순환구간으로 이동하며 상부에 뜨는 스컴이 스컴챔버로 이송되고, 하부로 가라앉는 침전물이 침전물배출구로 배출되며, 상등수유입부로 이송되지 못한 처리수가 순환펌프에 의해 흡입되어 전기응집구간으로 이송되되, 유속을 빠르게 하여 재순환시킴으로써, 전극에 스케일을 방지하고 원수를 골고루 섞고 반응의 안전성을 확보하여 에너지 효율과 전극수명을 높이는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에 관한 것이다.

Description

리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치{Electrolytic coagulation device equipped with recirculation tank}

본 발명은 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에서 유입된 원수가 하부에서 상부로 이동하며 분말전극 사이에서 전기응집이 이루어지는 전기응집구간을 통과하고 순환구간으로 이동하며 상부에 뜨는 스컴이 스컴챔버로 이송되고, 하부로 가라앉는 침전물이 침전물배출구로 배출되며, 상등수유입부로 이송되지 못한 처리수가 순환펌프에 의해 흡입되어 전기응집구간으로 이송되되, 유속을 빠르게 하여 재순환시킴으로써, 전극에 스케일을 방지하고 원수를 골고루 섞고 반응의 안전성을 확보하여 에너지 효율과 전극수명을 높이는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에 관한 것이다.

일반적으로 수처리 기술은 처리방법에 따라 물리적, 화학적, 생물학적 처리로 구분되며, 1차 처리란 물리적 처리를 의미하고, 2차 처리는 화학적 처리와 생물학적 처리를 뜻한다. 그리고 3차 처리는 고도의 처리방식으로 상기 물리, 화학, 생물학적 처리를 모두 뜻한다.

오염물질별로는 자연분리물은 물리적 처리로 제거되고, 수용성 오염물질 및 콜로이드성 입자는 화학적 및 생물학적처리에서 제거되며, 질소, 인, 미량의 유기물과 무기물은 생물학적 처리 또는 분리막 등의 고도처리에 의해 제거된다.

생활하수는 질소, 인, 유기물을 미생물에 의한 활성슬러지법으로 제거하고, 산업폐수는 중금속 함유 폐수에 수용성 금속염을 첨가하여 가성소다 또는 소석회를 이용하여 pH를 조정하고, 고분자 응집제를 첨가하여 금속의 수산화물을 생성시켜 이를 부상 또는 침전시켜 슬러지화하여 제거한다.

이러한 수처리방식은 처리시간(15시간 전후) 확보를 위해 넓은 시설면적이 필요하며, 간헐적 하, 폐수량 증감시 융통성있는 대응이 제한될 뿐만 아니라 침전효율을 높이기 위해 화학약품 사용시 슬러지 처리비용이 증가되는 문제가 있다.

이와 같은 수처리 방식은 화학적 처리방식에서 약품사용을 줄일 수 있는 생물학적 처리방식으로 전환되어 왔으나 난분해성 폐수의 경우 물리화학적인 전처리 과정이 필요하며 최근에는 오존, 과산화수소 등을 이용한 화학적 산화방법도 이용되고 있다.

일반적인 화학 처리법에 비해 산화력을 증가시키기 위해 사용하는 방법은 고급산화법(Advanced Oxidation ProcessㆍAOP)으로, AOP란 강력한 산화력을 지닌 OH라디칼을 수중에 생성시켜 수중 오염물질인 유기물과 난분해성 물질을 산화처리하는 진일보된 화학 처리법이며 국내에 보급된 고급 산화법을 개략으로 살펴보면 펜톤 산화법, 오존 산화법, 광촉매 산화법, 전자빔 산화법 등이 있다.

이들 고급 산화법은 기존의 화학 처리법에 비해 강한 산화력을 가진 OH라디칼을 산화제로 사용하기 때문에 유기물을 산화시키는데 매우 효율적이지만 각각의 공법은 나름대로의 성능을 가지는데 비해 단점을 많이 갖고 있다.

예를 들어 약품을 이용한 펜톤 산화법은 약품의 사용으로 인한 유지비용 및 2차 오염원의 발생 우려가 있고, 오존을 이용한 오존 산화법은 오존 발생효율에 비해 전력비와 오존 후처리 시설이 반드시 필요하다는 점과 안전관리에 위험이 있다는 문제가 있다.

이러한 문제점을 최대한 극복하고 유기물 및 난분해성 물질을 완벽히 처리할 수 있는 기술의 개발이 급속한 산업화에 따라 급격히 악화되어 가고 있는 수자원의 보호를 위해 필수적인 연구과제이며, 처리효율이 탁월하고 2차 오염원의 발생우려가 없으며 유지관리가 용이한 경제적인 폐수처리 기술이 요구되고 있다.

한편, 전기응집방식은 전류를 공급하면 전극판에서 금속 이온이 용출되어 폐수 중의 오염물질과 응집 및 흡착하여 수소와 염소가스에 의해 부상되거나 침전됨으로써 오염물질이 제거되는 방식이다.

전기응집방식은 유기물 외 중금속 등 다양한 오염물질 제거를 위해 응용범위가 넓고, 처리속도가 빠르며 처리효율이 우수할 뿐만 아니라 설치면적이 작으며 공정이 단순한 장점이 있다.

그러나 종래의 전기응집방식은 단순히 복수 개의 전극을 배열한 후 처리수를 통과시키는 방식이므로 전체적인 수처리 효율이 떨어지는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1221565호 전기응집을 이용한 폐수처리장치는 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 혼합 투입하여 플록의 형성을 향상시켜 응집속도를 보다 향상시키도록 하였으나, 화학약품을 투입함으로써, 침전물의 재활용이 어려워 방류를 할 수 없고 침전물을 폐기처분해야하는 단점이 있다.

그리고, 종래의 전기응집을 이용한 폐수처리장치는 전극효율이 쓰면 쓸수록 나빠지고, 양극에 경도성 물질이 달라붙어 효율성이 떨어지며, 청소해서 사용하려면 시스템을 정지해야할 뿐만 아니라 수질오염도에 따라 시설이 커지는 단점이 있다.

한편, 전기응집을 하는 경우 전극을 고정하는 고정장치를 반응조에 설치시 고정장치 사이에 공차가 생길 수 있으며, 공차가 생기면 원수가 전기응집과정에서 처리되지 않고 다음 과정으로 바로 넘어가서 처리수의 수질이 나빠지게 되므로 이를 처리하기 위해 전류밀도가 높아지며 에너지 손실이 발생될 수 있는 문제가 있다.

KR 10-1221565 (등록번호) 2013.01.07. KR 10-1144857 (등록번호) 2012.05.03. KR 10-1008400 (등록번호) 2011.01.07.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

외부에서 유입된 원수가 하부에서 상부로 이동하며 분말전극 사이에서 전기응집이 이루어지는 전기응집구간을 통과하고 순환구간으로 이동하되 상부에 뜨는 스컴은 스컴챔버로 이송되고, 하부로 가라앉는 침전물은 침전물배출구로 배출되며, 상등수유입부로 이송되지 못한 처리수가 순환펌프에 의해 흡입되어 전기응집구간으로 다시 이송되되, 유속을 빠르게 하여 재순환시킴으로써, 전극에 스케일을 방지하고 원수와 처리수를 골고루 섞을 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율과 전극수명을 높이는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 전기응집구간을 1차 통과해 희석된 처리수를 원수가 유입되는 전기응집구간으로 다시 공급함으로써, 분말전극과 접촉시간을 충분하게 갖도록 하여 반응의 안정성을 확보하는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 원수의 수질에 따라 재순환흡입관에서 전기응집구간으로 배출되는 처리수의 유속을 조절하여 원수와 처리수를 보다 효율적으로 섞을 수 있는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일일 처리용량에 따라 분말전극의 수와, 인가전류, 분당유량을 조절하여 연속적으로 하, 폐수를 처리할 수 있는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 전기응집구간에서는 전기를 공급하는 버스바에 스컴이 닿지 않도록 분말전극과 일정거리 떨어져 형성시킴으로써 안정적인 전기공급이 이루어지도록 하는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 화학약품 미사용으로 처리수를 공업용수, 농업용수 또는 상수원수까지 재활용이 가능하고, 상기 분말전극의 사용으로 전기소모량이 적고 전극의 수명이 길어지며 전극청소가 필요없을 뿐만 아니라 응집효과가 탁월한 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 분말전극으로 전기를 공급하는 전극단말연결대를 주기적으로 음극과 양극을 스위칭하여 분말전극 표면에 수소가스가 발생되며 달라붙는게 떨어지도록 하여 깨끗하게 관리할 수 있는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상부가 개방되게 형성되고, 일측면 상부에 원수유입관(10)과 연결되어 원수가 유입되는 원수유입구(101)가 형성되며, 반대측면에 상등수배출관(20)과 연결되는 상등수배출구(102)가 형성되는 반응조 본체(100)와; 상기 원수유입구(101)에 이격되어 배치되는 제1격벽(103)에 의해 원수가 하부에서 유입되고, 다수의 분말전극 고정장치(200)가 삽입장착되며, 전기 공급으로 전기응집이 이루어지는 전기응집구간(110)과; 상기 전기응집구간(110)을 통과한 처리수가 제2격벽(104)의 상부에서 이송되되, 스컴은 상부에서 부유하고, 침전물은 하부의 침전물배출구(105)로 배출되며, 처리수가 재순환되는 리서큘레이션 탱크로 이루어지는 순환구간(120)과; 상기 순환구간(120)의 상부에서 전단에 판이 구비되며, 후단에 상기 판보다 높은 높이를 갖으며 막힌 격판(141)에 의해 상등수 배출이 방지되는 스컴챔버(130)와; 상기 스컴챔버(130)와 격판(141)으로 분리되고 하부에 형성된 상등수유입공(142)으로 상등수가 유입되어 상기 상등수배출구(102)로 배출되는 상등수유입부(140)와; 상기 상등수유입부(140) 하부에서 상등수유입부(140)로 이동하지 못한 처리수를 흡입하여 전기응집구간(110)으로 이송하여 재순환시키기 위한 순환펌프(151)가 연결설치되는 재순환흡입관(150);을 포함한다.

본 발명의 상기 분말전극 고정장치(200)는, 다공성의 영가철을 직육면체 형상으로 형성하고, 외부에서 공급되는 원수에 포함된 오염물질을 응집시키며 용해되는 분말전극(210)과; 다수의 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 전기봉(221)을 포함하며, 다수의 분말전극(210)을 사이에 두고 배치된 분말전극(210) 보다 높게 돌출되는 한 쌍의 전극단말연결대(220)와; 전후면과 상부면이 개방되고, 내측으로 분말전극(210)과 전극단말연결대(220)가 삽입되며, 하부면에서 분말전극(210) 사이로 유입수가 통과되며, 양측면에 길이방향으로 전극단말연결대(220)의 전극봉(221)이 삽입되는 삽입홈 형성되며, 측면 상부에 오염물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수배출홈이 형성되는 홀더(230);를 포함하며; 상기 전극단말연결대(220)가 버스바(112)와 연결설치되어 분말전극(210)으로 전기를 공급한다.

본 발명의 상기 순환펌프(151)는 원수의 수질에 따라 재순환흡입관(150)에서 전기응집구간(110)의 분기관(152)으로 배출되는 처리수의 유속을 조절한다.

본 발명의 상기 반응조 본체(100)는 원수유입구(101)와 제1격벽(103) 사이 공간에 염산이나 소금물 또는 산화제가 공급되는 약품공급관(160)이 설치되며, 상기 전기응집구간(110) 하부에는 응고된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(106)가 형성된다.

본 발명의 상기 스컴챔버(130)는 상기 판의 상부에 다수의 돌기(131)가 구비되고, 내부에 스컴제거관(132)이 설치된다.

본 발명의 상기 버스바(112)는 분말전극(210)에서 위쪽으로 이격되게 배치되며 전기선(113)을 통하여 전극단말연결대(220)로 전기를 공급한다.

따라서, 본 발명의 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치는 외부에서 유입된 원수가 하부에서 상부로 이동하며 분말전극 사이에서 전기응집이 이루어지는 전기응집구간을 통과하고 순환구간으로 이동하되 상부에 뜨는 스컴은 스컴챔버로 이송되고, 하부로 가라앉는 침전물은 침전물배출구로 배출되며, 상등수유입부로 이송되지 못한 처리수가 순환펌프에 의해 흡입되어 전기응집구간으로 다시 이송되되, 유속을 빠르게 하여 재순환시킴으로써, 전극에 스케일을 방지하고 원수와 처리수를 골고루 섞을 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율과 전극수명을 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기응집구간을 1차 통과해 희석된 처리수를 원수가 유입되는 전기응집구간으로 다시 공급하여 처리수와 원수를 섞어줌으로써, 분말전극과 접촉시간을 충분하게 갖도록 하여 반응의 안정성을 확보하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 원수의 수질에 따라 재순환흡입관에서 전기응집구간으로 배출되는 처리수의 유속을 조절하여 원수와 처리수를 보다 효율적으로 섞을 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 일일 처리용량에 따라 분말전극의 수와, 인가전류, 분당유량을 조절하여 연속적으로 하, 폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 전기응집구간에서는 전기를 공급하는 버스바에 스컴이 닿지 않도록 분말전극과 일정거리 떨어져 형성시킴으로써 안정적인 전기공급이 이루어지도록 하는 장점도 있다.

그리고, 본 발명은 화학약품 미사용으로 상등수를 공업용수, 농업용수 또는 상수원수까지 재활용이 가능하고, 상기 분말전극의 사용으로 전기소모량이 적고 전극의 수명이 길어지며 전극청소가 필요없을 뿐만 아니라 응집효과가 탁월한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 분말전극으로 전기를 공급하는 전극단말연결대를 주기적으로 음극과 양극을 스위칭하여 분말전극 표면에 수소가스가 발생되며 달라붙는게 떨어지도록 하여 깨끗하게 관리할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치의 개략적인 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에서 반응조 본체의 덮개가 개방된 상태의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에서 전기응집구간의 부분 확대도이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치의 정면과 상면이 개방된 상태의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에서 반응조 본체의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분말전극 고정장치 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명은 하, 폐수 처리공정에서 전기응집과 재순환이 이루어지는 반응조 본체(100)로 이루어지는 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치에 관한 것으로, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이,

상부가 개방되게 형성되고, 일측면 상부에 원수유입관(10)이 연결되어 원수가 유입되는 원수유입구(101)가 형성되며, 반대측면에 상등수배출관(20)이 연결되는 상등수배출구(102)가 형성되는 반응조 본체(100)와,

상기 원수유입구(101)에 이격되어 배치되는 제1격벽(103)에 의해 원수가 하부에서 유입되고, 다수의 분말전극 고정장치(200)가 삽입장착되며, 전기를 공급하면 전기응집이 이루어지는 전기응집구간(110)과,

상기 전기응집구간(110)을 통과한 처리수가 제2격벽(104)의 상부에서 이송되되, 스컴은 상부에서 부유하고, 침전물은 하부의 침전물배출구(105)로 배출되는 순환구간(120)과,

상기 순환구간(120)의 상부에서 스컴을 걸러내기 위해 전단에 배치되며 다수의 돌기(131)가 상부에 형성된 판이 구비되며, 내부에 스컴제거관(132)이 설치되는 공간으로 상기 판보다 높은 높이를 갖고 후단에 막힌 격판(141)에 의해 상등수 배출이 방지되는 스컴챔버(130)와,

상기 스컴챔버(130)와 격판(141)으로 분리되고 하부에 형성된 상등수유입공(142)으로 상등수가 유입되어 상기 상등수배출구(102)로 배출되는 상등수유입부(140)와,

상기 상등수유입부(140) 하부에서 상등수유입부(140)로 이동하지 못한 처리수를 흡입하여 전기응집구간(110)으로 이송하여 재순환시키기 위해 순환펌프(151)가 연결설치되는 재순환흡입관(150)을 포함한다.

이와 같이 상기 반응조 본체(100)는 원수의 전기응집이 이루어지는 전기응집구간(110)과, 처리수를 재순환하는 리서큘레이션탱크로 이루어지는 순환구간(120)으로 구성된다.

그리고, 상기 반응조 본체(100)는 일측면 상부에서 원수유입구(101)를 통해 원수가 유입되고, 하부가 개방된 제1격벽(103)에 의해 유입된 원수가 하부로 이동하도록 구비된다. 이때, 상기 원수유입구(101)와 제1격벽(103) 사이 공간이 형성되며, 그 공간에는 염산이나 소금물 또는 산화제가 공급되는 약품공급관(160)이 설치되어 원수에 염산이나 소금물 또는 산화제가 공급되도록 구비된다.

그리고, 상기 반응조 본체(100)는 제1격벽(103)을 통과한 원수가 분말전극 고정장치(200)가 장착되는 전기응집구간(110)에서 상부로 이동하며 전기응집이 이루어지도록 한다. 이때, 원수는 전기응집이 이루어지며 슬러지가 발생되고, 응고된 슬러지는 전기응집구간(110) 하부에 형성되는 슬러지배출구(106)로 배출된다.

상기 슬러지배출구(106)에서 배출되는 슬러지는 전기응집구간(110)에서 원수의 처리과정에서 생긴 침전물로 처리수가 순환구간(120)에서 이송되며 침전된 침전물이 배출되는 침전물배출구(105)과 함께 재처리되도록 이동된다.

본 발명에서 원수유입구(101)에서 유입되는 물은 원수이고, 상기 전기응집구간(110)에서 1차 처리된 물에서 상등수배출구(102)를 통해 다음 단계로 넘어가는 물은 상등수이며, 재순환흡입관(150)으로 흡입되어 전기응집구간(110)으로 재순환되는 물은 처리수이다.

본 발명은 원수의 수질에 따라 재순환흡입관(150)에서 전기응집구간(110)으로 배출되는 처리수의 유속을 순환펌프(151)에서 조절하여 원수와 처리수를 효과적으로 섞을 수 있도록 한다.

이때 유속은 원수에 경도물질이 많은가 적은가에 따라 달라지며, 일반적으로 원수 유입량의 2~4배 정도 높게 배출하도록 한다.

상기 전기응집구간(110)에서는 영가철을 이용해 분해(산화), 응집(환원)하고, 인을 제거하도록 한다.

상기 전기응집구간(110)에 삽입되는 분말전극 고정장치(200)에는 원자가가 0인 영가철로 이루어지는 분말전극(210)이 삽입되며, 영가철은 다공성을 갖는 분말로 철광석, 석회석, 석탄을 금형에 충진하고 밀폐한 뒤, 1,200도 이상으로 가열하면 석탄 및 석회석에서 발생한 이산화탄소 및 탄산가스 미세기포가 용융된 철에 혼재하며, 이를 냉각하여 다공성 철괴를 형성한 뒤, 재차 금형에 수소를 주입 후 밀폐하여 800도에서 40분 정도 열처리하여 수소환원 반응을 통해 형성된 다공성 영가철괴를 금형에서 탈착분리하여 파쇄 및 분쇄하되, 바람직하게는 70um~150um 크기의 다공성 영가철 분말을 금형틀에 충진한 뒤, 압착기로 압착하여 분말전극으로 형성한다. 상기 영가철은 질소화합물과 물과 반응하여 이가철로 산화되면서 수산기를 발생시키고, 선택적 촉매산화/환원을 통한 질소화합물을 질소가스로 환원 및 제거한다. 영가철에서 발생된 이가철은 과산화수소에 촉매작용을 하여 펜톤산화반응을 일으켜 과산화수소로부터 수산화라디칼을 발생시키고 삼가철로 산화되면서 슬러지 공침현상(침전)을 촉진시킨다. 이때 발생된 수산화라디칼은 유기물을 분해하여 유기물 라디칼을 만들며 이 유기물 라디칼에 의해 삼가철은 다시 이가철로 환원되고 유기물 라디칼은 결국 산화분해된다.

상기 전기응집구간(110)에 삽입장착되는 상기 분말전극 고정장치(200)는, 다공성의 영가철을 프레스로 압착시켜 직육면체 형상으로 형성되고, 전기응집 원리를 이용해 외부에서 공급되는 원수에 포함된 오염물질을 응집시키며 용해되는 분말전극(210)과; 다수의 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 전극이 일정간격 이격되게 형성되는 전극봉(221)을 포함하며, 상기 분말전극(210)을 사이에 두고 분말전극(210) 보다 높게 돌출되는 한 쌍의 전극단말연결대(220)와; 전후면과 상부면이 개방되고, 내측으로 분말전극(210)과 전극단말연결대(220)가 삽입되고, 하부면에 다수의 분말전극(210) 사이로 유입수가 통과되는 유입홈(231)이 일정간격 이격되어 형성되고, 양측면에 길이방향으로 전극단말연결대(220)의 전극봉(221)이 삽입되는 삽입홈(232)이 형성되며, 양측면 상부에 오염물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수배출홈(233)이 형성되는 홀더(230);를 포함하여 이루어지며, 상기 홀더(230)는 하부면의 중심 폭이 양측면의 폭보다 좁고, 하부면에서 전후면이 유입홈의 반으로 이루어져 다수의 홀더(230)가 연속 배치시 분말전극(210)이 다른 홀더(230)의 분말전극(210)과 동일한 간격으로 이격되며, 상기 전극단말연결대(220)는 전기응집구간(110) 위쪽에 장착되는 버스바(112)와 전기선(113)으로 연결되어 전극을 분말전극(210)으로 공급하여 분말전극(210)에서 전기응집이 이루어지도록 한다. 상기 전극단말연결대(220)는 일정간격 이격되어 하부의 전극봉(221)을 형성하고, 상기 전극봉(121)이 상부에서 연결형성된다.

상기 전극봉(221)의 길이는 삽입홈(232)의 길이보다 길게 형성되어 전극봉의 상단이 상기 홀더의 처리수배출공과 같거나 더 높게 배치되어, 처리수가 상기 전극봉(221) 사이 틈새를 경유하여 상기 처리수배출공(233)으로 배출된다.

상기 원수가 분말전극(210) 사이를 통과하며 전기응집이 이루어지고 홀더(230) 상부에서 처리수가 배출되되, 상기 전기응집구간(110)에서 하부가 개방된 구획판(111)으로 다수의 공간으로 분리되어 하부에서 유입되는 원수와, 재순환흡입관(150)과 연결된 분기관(152)에서 배출된 처리수가 골고루 섞여지며 반응을 일으켜 슬러지가 분리된 상태로 제2격벽(104)의 상부에서 전기응집구간(110)을 지나 순환구간(120)으로 이송된다.

상기 순환구간(120)으로 유입된 처리수에서 상부에 뜨는 스컴은 처리수가 흐르는 방향 끝부분에 설치된 스컴챔버(130)에 모이도록 하고, 하부에 가라앉는 침전물은 반응조 본체(100) 하부에 형성된 침전물배출구(105)에서 배출되도록 한다.

상기 스컴챔버(130)는 처리수 표면에 더러운 성분이 모이는 거품인 스컴을 잡아두기 위해 전방에 다수의 돌기(131)가 형성되고, 내부에 스컴을 흡입하여 제거시키기 위해 스컴제거관(132)이 구비되게 된다.

상기 스컴챔버(130)는 상등수유입부(140)와 격판(141)으로 분리형성되고, 상기 상등수유입부(140)는 하부에 상등수유입공(142)이 형성되어 스컴이 제거된 상등수가 유입되면 반응조 본체(100)에서 원수유입구(101) 반대측면에 형성되는 상등수배출구(102)로 배출되는 상등수가 모이는 공간으로 이루어진다.

상기 상등수배출구(102)는 상등수배출관(20)과 연결되어 상등수가 다음 단계로 이송되게 된다.

상기 상등수유입부(140) 하부에 구비되는 재순환흡입관(150)은 외주면에 다수의 통공이 형성되어 상등수유입부(140)로 이동하지 못한 처리수를 흡입하여 전기응집구간(110)으로 이송하도록 한다.

상기 재순환흡입관(150)은 반응조 본체(100) 외부에서 순환펌프(151)와 연결되고, 상기 순환펌프(151)는 분기관(152)으로 연결되어 상기 분기관(152)이 전기응집구간(110)의 하부에서 다수로 분기되어 처리수를 분말전극 고정장치(200) 하부에서 배출하도록 한다.

상기 재순환흡입관(150)에서 반응조 본체(100) 내부, 즉 순환구간(120)에 위치한 부분 외주면에 다수의 통공이 형성되고, 상기 분기관(152)에서 반응조 본체(100) 내부, 즉 전기응집구간(110)에 위치한 부분 외주면에도 다수의 통공이 형성되어 처리수의 흡입 및 배출이 원활하게 이루어지도록 구비된다.

이와 같은 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치는 일측면 상부에 원수가 유입되는 원수유입구(101)가 형성되고, 상기 원수유입구(101)에 이격되어 배치되는 제1격벽(103)에 의해 원수가 하부에서 유입되는 전기응집구간(110)이 형성되되, 상기 전기응집구간(110)에는 다수의 분말전극 고정장치(200)가 삽입장착되고, 상기 전기응집구간(110)에서 분말전극 고정장치(200)를 통과한 처리수를 상부로 이송하는 제2격벽(104)이 형성되며, 상기 전기응집구간(110)을 통과한 처리수에서 스컴은 상부로 이송되고, 침전물은 하부의 침전물배출구(105)로 이송되는 순환구간(120)이 형성되되, 상기 순환구간(120)의 일측 상부에 스컴을 걸러내는 스컴챔버(130)가 설치되고, 상기 스컴챔버(130)와 격판(141)으로 분리되고 하부에 상등수유입공(142)으로 상등수가 유입되어 다음 처리과정으로 배출되는 상등수유입부(140)가 구비되며, 상기 상등수유입부(140) 하부에서 상등수유입부(140)로 이동하지 못한 처리수를 흡입하여 재순환시키기 위한 재순환흡입관(150)이 설치되되, 상기 재순환흡입관(150)이 순환펌프(151)와 연결되어 상기 순환구간(120)에서 흡입한 처리수의 유입량을 조절하여 전기응집구간(110)으로 빠르게 배출하도록 함으로써, 전기응집 반응이 효율적으로 이루어지는 반응조 본체(100)로 형성된다.

한편, 상기 반응조 본체(100)에는 원수유입구(101)와 제1격벽(103) 사이 공간에 원수 수질에 따라 pH나 전기전도도를 조절하기 위해 염산이나 소금물을 공급관에 공급하거나 색도 또는 난분해성 오염물질 제거를 위한 이산화염소, 과산화수소 등 산화제를 첨가하기 위한 약품공급탱크(미도시) 및 공급펌프(미도시)와 연결되는 약품공급관(160)이 설치된다.

상기 약품공급관(160)은 반응조 본체(100)에서 약품공급관결합부(109)를 통해 삽입되고, 상기 반응조 본체(100) 내부에서 다수의 통공을 통해 약품이 공급될 수 있게 된다.

그리고, 상기 반응조 본체(100)에는 재순환흡입관(150)이 재순환흡입관결합부(107)로 삽입결합되고, 상기 분기관(152)이 분기관결합부(108)로 삽입결합되어 연결된다.

이와 같은 반응조 본체(100)의 내부는 전기응집이 이루어지는 공간인 전기응집구간(110)과, 처리수가 순환되는 공간인 순환구간(120)으로 이루어질 수 있으며, 상기 전기응집구간(110)은 분말전극(210)과 분말전극(210) 사이의 부피가 처리수 유입량과 1:1이 되도록 설계한다.

그리고, 전기응집구간(110)에 설치되는 정류기는 파일럿 검사에서 얻은 전류밀도를 참고하여 공급전류의 정격용량을 결정하며 자동 극성 반전(auto polarity reversing) 기능을 포함하도록 한다.

한편, 상기 순환구간(120)은 응집반응의 안정성과 전극 스케일 제거를 위해 설치되며 유압수 부피의 10~30배 부피로 설계하는데 테스트를 거쳐서 정확한 부피를 계산하여 형성하도록 한다.

상기 분말전극 고정장치(200)를 통과하여 순환구간(120)으로 이동하는 처리수는 하, 폐수에서 1차 침전물이 제거된 상태인 상등액으로 상부에 뜨는 스컴은 스컴챔버(130)로 이송되며, 하부에 가라앉는 2차 침전물은 침전물배출구(105)로 배출된다.

상기 분말전극 고정장치(200)에서 상기 분말전극(210)은 영가철로 이루어지며, 영가철은 다공성을 갖는 압착 분말(compacted powder)로 철광석, 석회석(라임스톤), 석탄(코크스)의 결합으로 이루어지진다.

상기 영가철은 다공성으로 이루어진 분말철로 스폰지철이라고도 하며 압착하면 접작제 없이도 잘 붙는 성질을 갖으며 금형에 윤활제를 바르고 철광석을 안에 넣고 밖에 석회석과 석탄을 배치한 상태에서 프레스로 압착하며 800℃로 40분 정도 열처리를 하게 되면 윤활제는 날아가고 분말철이 서로 단단히 밀착하여 고결하여 분말전극(210)으로 형성된다.

이처럼 분말철이 소결된 분말전극(210)은 8.3mm 두께로 형성되고, 다른 분말전극(210)과 6mm 간격으로 홀더(230)에서 이격 배치되어 맞닿은 전극단말연결대(220)에서 전기가 제공되고 시간이 지나면 물에서 스스로 용해된다.

상기 분말전극(210)은 사이사이에 공급되는 유입수에 균일하게 녹아 용해되며 오염물질과 응집되면서 가라앉게 된다.

한편, 상기 분말전극(210)의 다른 분말전극(210)과 사이 간격은 5mm에서 전기응집 반응이 가장 잘 이루어지나, 간격을 6mm로 하고 유속을 빠르게 하여 전극교체주기를 빠르게 하였을 때 분말전극(210)의 두께가 8.3mm로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 분말전극(210)은 용해되어 없어지며 다른 분말전극(210)과 사이 간극이 멀어지면 전압이 높아지며 육안으로도 확인가능하므로 그때 교체하도록 하며, 사용기간은 대략 3~6개월이 된다.

이때, 상기 분말전극(210)은 교체주기를 늘리기 위해 홀더(230)에 설치되는 분말전극(210)의 갯수를 늘릴 수 있게 된다.

또한, 상기 분말전극(210)은 주기적으로 전극단말연결대(220)의 음극과 양극을 교체하는 스위칭하여 표면에 수소가스가 발생되며 달라붙는게 떨어지도록 함으로써 교체주기를 관리할 수 있다.

이와 같은 분말전극(210)는 다른 전극에 비해 전기소모량이 적고 전극의 수명이 길어지며 스스로 용해되므로 전극청소가 필요없을 뿐만 아니라 응집효과가 탁월한 장점을 가진다.

상기 전극단말연결대(220)는 바 형태의 철구조물로 이루어져 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 것으로 하부에 전극이 연장형성되되 일정간격 이격되어 전극봉으로 형성되며, 상기 전극단말연결대(220)의 상단부는 절곡형성되어 홀더(230)로부터 쉽게 빼낼 수 있게 된다.

상기 전극단말연결대(220)는 분말전극(210)의 일측면이 닿을 수 있도록 구비되며, 다수의 분말전극(210)이 일정간격 이격되어 배치되는 홀더(230)에서 상기 전극단말연결대(220)가 분말전극(210)을 사이에 두고 한 쌍으로 구비된다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극단말연결대(220)로 전기를 제공하는 버스바(112)는 처리수가 닿지 않도록 분말전극(210)보다 일정높이(15cm) 위쪽에 이격하여 위치하도록 구비된다.

한편, 상기 분말전극(210)과 전극단말연결대(220)는 홀더(230)에 삽입되되, 상기 전극단말연결대(220)가 먼저 홀더(230)에 삽입고정되고, 그 다음 분말전극(210)이 다단으로 적층삽입되되, 원활한 삽입을 위해 전극단말연결대(220)와 공간을 두고 이격되게 배치된 분말전극(210)이 전극단말연결대(220)에 닿도록 분말전극(210)에서 전극단말연결대(220)와 닿지 않는 반대측으로 스페이서가 삽입장착된다.

이와 같이 상기 홀더(230)는 전면과 후면 그리고 상부면이 개방되는 하우징으로 이루어져 내측으로 분말전극(210)과 전극단말연결대(220)가 삽입고정되되, 하부면에 배치되는 다수의 분말전극(210) 사이로 유입수가 통과되도록 유입홈이 일정간격 이격되어 형성되고, 양측면에 길이방향으로 상기 분말전극(210)과 닿아 전기를 공급하는 전극봉으로 이루어지는 전극단말연결대(220)가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 양측면 상부에 오염물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수배출홈이 형성된다.

이와 같이 분말전극(210), 전극단말연결대(220)가 삽입된 홀더(230)로 이루어지는 분말전극 고정장치(200)는 전기응집이 이루어지기 위해 반응조 본체(100)에서 전기응집구간(110)에 삽입되며 상기 홀더(230)가 다른 홀더(230)와 전후면으로 맞닿게 배치결합되고, 다수의 홀더(230) 상부에서 다수의 전극단말연결대(220)가 버스바(112)와 연결되어 전기를 공급받도록 구비된다.

이때, 상기 홀더(230)와 다른 홀더(230) 사이에 공차가 발생될 수 있으며 이에 에너지 손실이 발생될 수 있으나, 본 발명에서 상등수가 바로 다음 과정으로 이동하지 않고 전기응집구간(110)으로 재순환하는 리서큘레이션탱크로 이루어지는 순환구간(120)을 형성함으로써 에너지효율을 높인다.

한편, 상기 버스바(112)에서 전기를 제공하면 전기선(113)으로 연결된 전극단말연결대(220)에서 분말전극(210)으로 전기가 제공되고, 상기 분말전극(210)이 소모되며, 전압이 상승하면 교체시기를 파악할 수 있게 된다.

상기 분말전극(210)은 균일하게 소모되며 원수의 오염물질이 붙어서 방해하지 않도록 오염물질과 함께 하부로 떨어져 슬러지배출구(106)로 배출되되, 하부에서 빠른 속도로 유입되는 처리수와 원수가 골고루 섞이며 효과적인 전기응집반응이 이루어지게 된다.

상기 분말전극 고정장치(200)는 원수가 홀더(230) 하부면을 통해 하부에서 유입되고, 적층결합된 분말전극(210) 사이를 통과하며 전기응집이 이루어지며, 상기 분말전극(210)을 통해 오염물질이 제거된 처리수가 상부에서 이동하며 순환구간(120)으로 배출되어 재순환되거나 다음 처리과정으로 이동하게 된다.

그리고 상기 반응조 본체(100)에는 개방된 상부면을 덮을 수 있는 덮개(170)가 구비되고, 바닥으로부터 지지할 수 있도록 외부지지대(180)와, 내부 공간을 지지하는 내부지지대(190)가 더 형성된다.

따라서, 본 발명의 리서큘레이션탱크를 구비한 전기응집장치는 외부에서 유입된 원수가 하부에서 상부로 이동하며 분말전극(210) 사이에서 전기응집이 이루어지는 전기응집구간(110)을 통과하고 순환구간(120)으로 이동하되 상부에 뜨는 스컴은 스컴챔버(130)로 이송되고, 하부로 가라앉는 침전물은 침전물배출구(105)로 배출되며, 상등수유입부(140)로 이송되지 못한 처리수가 순환펌프(151)에 의해 흡입되어 전기응집구간(110)으로 다시 이송되되, 유속을 빠르게 하여 재순환시킴으로써, 분말전극(210)에 스케일을 방지하고 원수와 처리수를 골고루 섞을 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율과 전극수명을 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기응집구간(110)을 1차 통과해 희석된 처리수를 원수가 유입되는 전기응집구간(110)으로 다시 공급하여 처리수와 원수를 섞어줌으로써, 분말전극(210)과 접촉시간을 충분하게 갖도록 하여 반응의 안정성을 확보하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 원수의 수질에 따라 재순환흡입관(150)에서 전기응집구간(110)으로 배출되는 처리수의 유속을 조절하여 원수와 처리수를 보다 효율적으로 섞을 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 일일 처리용량에 따라 분말전극(210)의 수와, 인가전류, 분당유량을 조절하여 연속적으로 하, 폐수를 처리할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 전기응집구간(110)에서는 전기를 공급하는 버스바(112)에 스컴이 닿지 않도록 분말전극(210)과 일정거리 떨어져 형성시킴으로써 안정적인 전기공급이 이루어지도록 하는 장점도 있다.

그리고, 본 발명은 화학약품 미사용으로 상등수를 공업용수, 농업용수 또는 상수원수까지 재활용이 가능하고, 상기 분말전극(210)의 사용으로 전기소모량이 적고 전극의 수명이 길어지며 전극청소가 필요없을 뿐만 아니라 응집효과가 탁월한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 전극단말연결대(220)를 주기적으로 음극과 양극을 스위칭하여 분말전극(210) 표면에 수소가스가 발생되며 달라붙는게 떨어지도록 하여 깨끗하게 관리할 수 있는 장점도 있다.

10 : 원수유입관 20 : 상등수배출관
100 : 반응조 본체 101 : 원수유입구
102 : 상등수배출구 103 : 제1격벽
104 : 제2격벽 105 : 침전물배출구
106 : 슬러지배출구 107 : 재순환흡입관결합부
108 : 분기관결합부 109 : 약품공급관결합부
110 : 전기응집구간 111 : 구획판
112 : 버스바 113 : 전기선
120 : 순환구간 130 : 스컴챔버
131 : 돌기 132 : 스컴제거관
140 : 상등수유입부 141 : 격판
142 : 상등수유입공 150 : 재순환흡입관
151 : 순환펌프 152 : 분기관
160 : 약품공급관 170 : 덮개
180 : 외부지지대 190 : 내부지지대
200 : 분말전극 고정장치 210 : 분말전극
220 : 전극단말연결대 230 : 홀더

Claims (6)

1. 상부가 개방되게 형성되고, 일측면 상부에 원수유입관(10)과 연결되어 원수가 유입되는 원수유입구(101)가 형성되며, 반대측면에 상등수배출관(20)과 연결되는 상등수배출구(102)가 형성되는 반응조 본체(100)와;
   상기 원수유입구(101)에 이격되어 배치되는 제1격벽(103)에 의해 원수가 하부에서 유입되고, 다수의 분말전극 고정장치(200)가 삽입장착되며, 전기 공급으로 전기응집이 이루어지는 전기응집구간(110)과;
   상기 전기응집구간(110)을 통과한 처리수가 제2격벽(104)의 상부에서 이송되되, 스컴은 상부에서 부유하고, 침전물은 하부의 침전물배출구(105)로 배출되며, 처리수가 재순환되는 리서큘레이션 탱크로 이루어지는 순환구간(120)과;
   상기 순환구간(120)의 상부에서 전단에 판이 구비되며, 후단에 상기 판보다 높은 높이를 갖으며 막힌 격판(141)에 의해 상등수 배출이 방지되는 스컴챔버(130)와;
   상기 스컴챔버(130)와 격판(141)으로 분리되고 하부에 형성된 상등수유입공(142)으로 상등수가 유입되어 상기 상등수배출구(102)로 배출되는 상등수유입부(140)와;
   상기 상등수유입부(140) 하부에서 상등수유입부(140)로 이동하지 못한 처리수를 흡입하여 전기응집구간(110)으로 이송하여 재순환시키기 위한 순환펌프(151)가 연결설치되는 재순환흡입관(150);을 포함하는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분말전극 고정장치(200)는,
   다공성의 영가철을 직육면체 형상으로 형성하고, 외부에서 공급되는 원수에 포함된 오염물질을 응집시키며 용해되는 분말전극(210)과;
   다수의 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 전극봉(221)을 포함하며, 다수의 분말전극(210)을 사이에 두고 배치된 분말전극(210) 보다 높게 돌출되는 한 쌍의 전극단말연결대(220)와;
   전후면과 상부면이 개방되고, 내측으로 분말전극(210)과 전극단말연결대(220)가 삽입되며, 하부면에서 분말전극(210) 사이로 유입수가 통과되며, 양측면에 길이방향으로 전극단말연결대(220)의 전극봉(221)이 삽입되는 삽입홈 형성되며, 측면 상부에 오염물질이 제거된 처리수가 배출되는 처리수배출홈이 형성되는 홀더(230);를 포함하며;
   상기 전극단말연결대(220)가 버스바(112)와 연결설치되어 분말전극(210)으로 전기를 공급하는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 순환펌프(151)는 원수의 수질에 따라 재순환흡입관(150)에서 전기응집구간(110)의 분기관(152)으로 배출되는 처리수의 유속을 조절하는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 반응조 본체(100)는 원수유입구(101)와 제1격벽(103) 사이 공간에 염산이나 소금물 또는 산화제가 공급되는 약품공급관(160)이 설치되며,
   상기 전기응집구간(110) 하부에는 응고된 슬러지가 배출되는 슬러지배출구(106)가 형성되는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 스컴챔버(130)는 상기 판의 상부에 다수의 돌기(131)가 구비되고, 내부에 스컴제거관(132)이 설치되는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 버스바(112)는 분말전극(210)에서 위쪽으로 이격되게 배치되며 전기선(113)을 통하여 전극단말연결대(220)로 전기를 공급하는 리서큘레이션 탱크를 구비한 전기응집장치.
   

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