KR102603704B1 - 전기응집 처리장치 - Google Patents

Abstract

폐수 중에 함유된 대부분의 질산염(NO3-)을 질소 기체로 환원시키는 전기응집 처리장치에 관한 것으로, 폐수가 수용되는 반응조와; 상기 반응조 내부에 장착되어 전기반응을 하는 전극판; 및 상기 전극판에 직류 전기를 인가하는 접전부를 포함하여 구성되고, 상기 반응조에 장착되는 복수의 상기 전극판은 교번되면서 (+)극과 (-)극과 각각 접전되고, 복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 상부격벽이 형성되어 폐수가 상기 상부격벽의 하부를 통하여 이송되고, 복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 하부격벽이 형성되어 폐수가 상기 하부격벽의 상부를 통하여 이송되는 구성이다.
이와 같은 구성에 의하여 상기 전기접전구는 상기 거치접전부의 길이 방향으로 은폐되게 장착되어서, 유지관리가 용이하고 외관이 깨끗하고 감전의 위험을 줄이 수 있고, 상기 반응조에 장착된 상기 전극판의 극성이 변하게 되어서 상기 전극판의 교체주기를 최대로 연장되는 효과가 있다.
특히, 상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에 형성되는 와류로에 의하여 이송되는 폐수가 혼합되므로 질산성 질소의 제거 효율이 증대된다.

Description

전기응집 처리장치{Apparatus for electro-coagulative treatment}

본 발명은 전기응집 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극판의 교체주기를 최대화할 수 있고, 폐수에서 질산성 질소를 효율적으로 제거할 수 있으며, 특히 전극판의 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 전기응집 처리장치에 관한 것이다.

최근에 도시화와 산업의 첨단화가 진행됨에 따라 배출되는 폐수에 함유되어 있는 오염 물질의 종류가 다양해지고, 그에 따라 그러한 오염 물질을 제거하기 위한 다양한 폐수 처리 방법이 요구되고 있다. 특히, 수중에서 암모니아성 질소(ammonia/ammonium), 아질산성 질소(nitrite), 질산성 질소(nitrate), 및 요소와 아미노산과 같은 유기 질소(organic nitrogen) 등의 상태로 존재하는 오염 물질 중의 하나인 질소는, 수중의 용존 산소의 결핍을 야기하여 부영양화, 적조 현상, 어류 독소 등을 유발시키고 있다.

따라서 수질 오염의 악화 및 확산을 방지하기 위해 폐수 중의 질소 함량을 줄이기 위한 노력이 계속되고 있다.

이러한 노력의 일환으로서, 미생물을 사용하여 폐수 중의 질산염을 분해시키는 생물학적인 처리 방법이 알려져 있지만, 이러한 방법은 속도가 매우 느리고, 제어가 곤란하며, 또다른 유기 산물을 생성시킬 수 있다는 문제점이 있다.

또 다른 방법들로서는, 화학 물질을 첨가하여 질산염의 환원을 유도하는 다양한 화학적 처리 방법들이 알려져 있다. 그러나 이러한 화학적인 방법을 사용할 경우에도 환원 반응을 위한 시간이 많이 소비되고, 원하는 만큼의 환원 효율을 얻기 어려우며, 첨가한 아미드의 미반응에 의해 오히려 수중의 총 질소 함량이 증가될 우려가 있다. 또한, 이러한 화학적 처리를 위해서는 넓은 설치공간 및 다량의 화학 물질이 요구되기 때문에 경제적으로도 바람직하지 않다.

상기와 같은 기존의 방법들보다 효율적으로 질산염을 처리하여 영양 염류에 의한 수질의 오염을 방지할 수 있는 기술이 기대되고 있는 가운데, 최근에는 전기 화학적 처리 기술을 도입한 폐수 처리 방법이 제시되고 있다.

전기 화학적 처리 방법이란, 제거하고자 하는 오염 물질을 함유한 폐수를 양극판과 음극판 사이에 두고 전류를 인가하여, 전극의 산화-환원 반응에 의한 전기 화학적인 반응을 유도함으로써 폐수 중의 오염 물질을 제거하거나 무해한 성분으로 변화시키는 방법을 말한다.

문헌1: 공개특허공보 제10-2013-0033804호(2013.04.04 공개) "전기응집을 이용한 질소 및 인의 제거 장치" 문헌2: 공개특허공보 제10-2012-0021367호(2012.03.09 공개) "전기응집을 이용한 폐수처리장치" 문헌3: 등록특허공보 제10-1047890호(2011.07.08 공고) "하,폐수 반응조 내의 고효율 침강을 위한 유속저감장치 및 이를 이용한 반응조" 문헌4: 공개특허공보 제10-2005-0104972호(2005.11.03 공개) "전기응집탈인과 막분리활성슬러지법을 이용한 하폐수처리공정 및 이를 이용한 하폐수 처리장치"

그러나 종래의 전기응집 및 전기산화 설비들은 전극판 교체를 각각 해야 하기 때문에, 교체할 때마다 전기 연결을 풀고 전극판을 교체한 후에 다시 체결해야 하는 번거로움이 있고, 특히 질산성 질소의 제거 효율이 낮다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극판의 교체주기를 최대화할 수 있고, 폐수에서 질산성 질소를 효율적으로 제거되며, 특히 전극판의 교체가 용이하게 이루어질 수 있는 전기응집 처리장치에 관한 것이다.

이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따른 전기응집 처리장치는 폐수가 수용되는 반응조와; 상기 반응조 내부에 장착되어 전기반응을 하는 전극판; 및 상기 전극판에 직류 전기를 인가하는 접전부를 포함하고, 상기 반응조는 상부는 개방되고 측면과 하면은 폐쇄되어 폐수가 수용되는 본체; 상기 본체의 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되는 한 쌍의 거치접전부로 구성되고, 상기 전극판은 도전체로 이루어지는 극판과; 상기 극판의 상단부에 장착되는 거치대로 구성되며, 상기 접전부는 상기 거치접전부에 장착되며 도전체로 이루어진 전기접전구와; 상기 전기접전구와 접촉되어 전기가 인가되는 상기 거치대로 이루어지며, 상기 반응조에 장착되는 복수의 상기 전극판은 교번되면서 (+)극과 (-)극과 각각 접전되며, 장착된 상기 전극판의 일측 가장자리와 상기 반응조의 내면 사이에는 일정거리가 이격되어 폐수가 이송되는 폐수통로가 형성되고, 상기 전극판과 인접하는 다른 상기 전극판에 의하여 형성되는 상기 폐수통로는 대향되게 형성되고, 한 쌍의 상기 거치접전부에 각각 장착되는 한 쌍의 상기 전기접전구에 각각 인가되는 (+)극과 (-)극을 전환시키는 전극변화부가 장착되고, 복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 상부격벽이 형성되어 폐수가 상기 상부격벽의 하부를 통하여 이송되고, 복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 하부격벽이 형성되어 폐수가 상기 하부격벽의 상부를 통하여 이송되며, 상기 전기접전구는 상기 거치접전부의 길이 방향으로 은폐되게 장착되며, 일부는 노출되어 상기 거치대와 접촉되어서 전기가 인가되고, 상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에는 와류로가 각각 형성되며, 상기 상부격벽과 상기 하부격벽은 상기 본체에 각각 고정되고, 상기 본체의 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되는 한 쌍의 거치접전부는 상기 본체의 가장자리에서 외측으로 절곡되어 일체로 형성되는 가로거치접전판과; 상기 가로거치접전판에서 하부로 돌출되게 형성되는 세로거치접전판으로 이루어지고, 상기 세로거치접전판은 상기 본체의 외측면과 이격되게 형성되고, 상기 전기접전구는 상기 가로거치접전판과 상기 세로거치접전판에 각각 매립되어 연결되고, 복수의 상기 전극판은 지그재그로 상기 본체에 연결되어 상기 폐수통로도 지그재그로 형성되고, 상기 와류로는 평면의 일부가 직선으로 깎여서 형성되며, 상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에 각각 형성되는 상기 와류로는 인접하는 상기 와류로와 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 상기와 같은 구성에 따라, 상기 전기접전구는 상기 거치접전부의 길이 방향으로 은폐되게 장착되며, 일부는 노출되어 상기 거치대와 접촉되어서 전기가 인가되게 되므로 유지관리가 용이하고 외관이 깨끗하고 감전의 위험을 줄이 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 반응조에 장착되는 복수의 상기 전극판은 교번되면서 (+)극과 (-)극과 각각 접전되므로, 상기 반응조에 장착된 상기 전극판의 극성이 변하게 되어서 상기 전극판의 교체주기를 최대로 연장되는 효과가 있다.

특히, 상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에 형성되는 와류로에 의하여 이송되는 폐수가 혼합되므로 질산성 질소의 제거 효율이 증대된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기응집 처리장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전기응집 처리장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기응집 처리장치의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 하부격벽의 부분 절단 사시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체에 있어서 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부한 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기응집 처리장치의 사시도와 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 도면부호 10으로 도시한 본 발명에 의한 전기응집 처리장치는 반응조(20), 전극판(30), 접전부 등으로 구성된다.

상부가 개방된 상기 반응조(20)에는 폐수가 수용되고, 상기 전극판(30)은 폐수가 수용된 상기 반응조(20) 내부에 장착되어 전기반응을 하게 된다.

상기 접전부는 전기가 접전되는 부위를 의미하는데, 외부에서 공급되는 직류 전기를 상기 전극판(30)에 인가 하게 된다.

상기 접전부는 상기 반응조(20)의 본체(21) 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되게 되는데, 후술하는 전기접전구(25)와 거치대(33)가 접하는 각각의 부위를 의미한다.

이와 같은 전기응집 처리장치(10)는 폐수가 상기 반응조(20)의 본체(21)에 수용되어 흐르게 하고, 상기 본체(21)의 일측에서 상기 접전부에 의하여 상기 음극판에 (-)극의 전류를 공급하고, 상기 본체(21)의 타측에서 상기 접전부에 의하여 상기 양극판에 (+)극의 전류를 공급하여서 전기분해를 하게 되면, 폐수 중에 함유된 대부분의 질산염(NO3-)을 질소 기체로 환원시키거나 금속염으로 침전하여 제거하게 된다.

그리고 상기 전극판(30)은 도전체로 이루어지는 극판(31)과, 상기 극판(31)의 상단부에 장착되는 거치대(33)로 구성되는데, 상기 거치대(33)는 상기 극판(31)과 일체로 형성될 수도 있고, 분리된 것을 고정하여 형성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 접전부는 상기 거치접전부(23)에 장착되며 도전체로 이루어진 전기접전구(25)와, 상기 전기접전구(25)와 접촉되어 전기가 인가되는 상기 거치대(33)로 이루어지게 된다.

즉 상기 거치대(33)는 상기 전기접전구(25)와 상기 극판(31)과 전기적으로 서로 연결하기 때문에 전도체로 이루어지게 된다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 거치대(33)는 상기 극판(31)의 상단에서 일측으로 돌출되게 형성되어 상기 전기접전구(25)와 접촉되게 된다.

그리고 상기 전기접전구(25)는 상기 거치접전부(23)의 길이 방향으로 은폐되게 장착되며, 일부는 노출되어 상기 거치대(33)와 접촉되어서 전기가 인가되게 된다.
즉, 상기 거치접전부(23)는 상기 본체(21)의 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되는데, 상기 본체(21)의 가장자리에서 외측으로 절곡되어 일체로 형성되는 가로거치접전판(23a)과 상기 가로거치접전판(23a)에서 하부로 돌출되게 형성되는 세로거치접전판(23b)로 이루어진다. 따라서 상기 세로거치접전판(23b)은 상기 본체(21)의 외측면과 이격되게 형성되게 된다.(도 2 참조)
상기 전기접전구(25)는 상기 가로거치접전판(23a)과 상기 세로거치접전판(23b)에 각각 매립되어 연결된다.

이와 같은 구성에 의하여 유지관리가 용이하고, 외관이 깨끗하고 감전의 위험을 줄이 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 반응조(20)에 장착되는 복수의 상기 전극판(30)은 교번되면서 (+)극과 (-)극과 각각 접전될 수도 있다.

한 쌍의 상기 거치접전부(23)에 각각 장착되는 한 쌍의 상기 전기접전구(25)에 각각 인가되는 (+)극과 (-)극을 전환시키는 전극변화부(미도시)가 장착될 수 있다. 따라서 상기 반응조(20)에 장착된 상기 전극판(30)의 극성이 변하게 되므로, 상기 전극판(30)의 교체주기를 최대로 연장되는 효과가 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 장착된 상기 전극판(30)의 일측 가장자리와 상기 반응조(20)의 내면 사이에는 일정거리가 이격되어 폐수가 이송되는 폐수통로(50)가 형성되고, 상기 전극판(30)과 인접하는 다른 상기 전극판(30)에 의하여 형성되는 상기 폐수통로(50)는 대향되게 형성되게 된다.
또한, 복수의 상기 전극판(30)은 지그재그로 상기 본체(21)에 연결되게 된다. 따라서 상기 폐수통로(50)도 지그재그로 형성되게 된다.

본 발명의 다른 실시예는 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기응집 처리장치(10)의 단면도이고, 도 4는 하부격벽(73)의 부분 절단 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 복수의 상기 전극판(30) 사이에는 하나 이상의 상부격벽(71)이 추가로 형성되어 폐수가 상기 상부격벽(71)의 하부를 통하여 이송되고, 복수의 상기 전극판(30) 사이에는 하나 이상의 하부격벽(73)이 추가로 형성되어 폐수가 상기 하부격벽(73)의 상부를 통하여 이송되게 된다.

또한, 상기 상부격벽(71)과 상기 하부격벽(73)은 상기 본체(21)에 각각 고정될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부격벽(71)의 하단면과 상기 하부격벽(73)의 상단면에는 와류로(77)가 추가로 형성되게 된다.
상기 와류로(77)는 평면의 일부가 직선으로 깎여서 형성되며, 또한, 상기 상부격벽(71)의 하단면과 상기 하부격벽(73)의 상단면에 각각 형성되는 상기 와류로(77)는 인접하는 상기 와류로(77)와 경사지게 형성된다.(도 4 참조)
인접한 상기 와류로(77)에 의하여 이송되는 폐수가 혼합되므로 질산성 질소의 제거 효율이 증대된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전기응집 처리장치(10)를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하고 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

10: 전기응집 처리장치 20; 반응조
21: 본체 23: 거치접전부
25: 전기접전구 30: 전극판
31: 극판 33: 거치대
50: 폐수통로 71: 상부격벽
73: 하부격벽 77: 와류로

Claims (11)

1. 폐수가 수용되는 반응조; 상기 반응조 내부에 장착되어 전기반응을 하는 전극판; 및 상기 전극판에 직류 전기를 인가하는 접전부를 포함하고,
   상기 반응조는 상부는 개방되고 측면과 하면은 폐쇄되어 폐수가 수용되는 본체; 상기 본체의 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되는 한 쌍의 거치접전부로 구성되고,
   상기 전극판은 도전체로 이루어지는 극판과; 상기 극판의 상단부에 장착되는 거치대로 구성되며,
   상기 접전부는 상기 거치접전부에 장착되며 도전체로 이루어진 전기접전구와; 상기 전기접전구와 접촉되어 전기가 인가되는 상기 거치대로 이루어지며,
   상기 반응조에 장착되는 복수의 상기 전극판은 교번되면서 (+)극과 (-)극과 각각 접전되며,
   장착된 상기 전극판의 일측 가장자리와 상기 반응조의 내면 사이에는 일정거리가 이격되어 폐수가 이송되는 폐수통로가 형성되고, 상기 전극판과 인접하는 다른 상기 전극판에 의하여 형성되는 상기 폐수통로는 대향되게 형성되고,
   한 쌍의 상기 거치접전부에 각각 장착되는 한 쌍의 상기 전기접전구에 각각 인가되는 (+)극과 (-)극을 전환시키는 전극변화부가 장착되고,
   복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 상부격벽이 형성되어 폐수가 상기 상부격벽의 하부를 통하여 이송되고, 복수의 상기 전극판 사이에는 하나 이상의 하부격벽이 형성되어 폐수가 상기 하부격벽의 상부를 통하여 이송되며,
   상기 전기접전구는 상기 거치접전부의 길이 방향으로 은폐되게 장착되며, 일부는 노출되어 상기 거치대와 접촉되어서 전기가 인가되고,
   상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에는 와류로가 각각 형성되며,
   상기 상부격벽과 상기 하부격벽은 상기 본체에 각각 고정되고,
   상기 본체의 상부 양쪽 가장자리에 각각 형성되는 한 쌍의 거치접전부는 상기 본체의 가장자리에서 외측으로 절곡되어 일체로 형성되는 가로거치접전판과; 상기 가로거치접전판에서 하부로 돌출되게 형성되는 세로거치접전판으로 이루어지고, 상기 세로거치접전판은 상기 본체의 외측면과 이격되게 형성되고,
   상기 전기접전구는 상기 가로거치접전판과 상기 세로거치접전판에 각각 매립되어 연결되고,
   복수의 상기 전극판은 지그재그로 상기 본체에 연결되어 상기 폐수통로도 지그재그로 형성되고,
   상기 와류로는 평면의 일부가 직선으로 깎여서 형성되며,
   상기 상부격벽의 하단면과 상기 하부격벽의 상단면에 각각 형성되는 상기 와류로는 인접하는 상기 와류로와 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기응집 처리장치.
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