KR19990007560A - 고전압 방전을 이용한 폐수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 폐수 처리 장치는 하우징과, 하우징내에 내장되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함한다. 하우징에는 공기의 유입 및 유출구, 그리고 폐수의 유입 및 유출구가 형성된다. 제 1 전극은 하우징 내의 공기 중에, 그리고 제 2 전극은 하우징 내의 폐수 중에 설치된다. 제 1 전극은 절연판에 의해 감싸지며, 제 1 전극으로 부터는 다수의 방전침이 폐수 표면 가까이로 돌출한다. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 고전압이 인가된다. 본 발명의 폐수 처리 장치에서는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 방전되는 전자에 의해, 폐수의 고분자 화합물이 분해, 전리등의 작용에 의해 저분자 화합물로 직접 정화될 뿐 아니라, 하우징 내로 유입되는 공기가 이온화되고 산화 가스 성분을 함유하게 되어 추가적으로 공기 정화, 폐수 처리에 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 폐수 처리 장치는 장치의 제조 비용 및 폐수 처리 비용을 크게 절감시킨다.

Description

고전압 방전을 이용한 폐수 처리 장치

본 발명은 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치에 관한 것이며, 특히 별도의 화학 물질이나 생물학적 수단을 필요로 하지 않으며, 오존 발생기등과 같은 별도의 복잡한 구성을 가진 장비 없이 간단한 구성을 가지면서도 효과적으로 오수 또는 폐수의 정화 처리를 할 수 있어서, 장치의 제조 비용 및 폐수 처리 비용을 절감할 수 있는 폐수 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

환경 오염 문제는 오늘날 현대에 있어서 인류의 생존을 위협하는 대단히 심각한 문제이며, 이 문제는 전세계적으로 인류에게 초미의 관심사가 되고 있다. 또한, 환경 오염 문제 중에서도, 점점 고갈되어 가는 수자원의 보호는 전세계 인류에게 당면한 문제로 떠오르고 있으며, 특히 우리 대한민국에서도 심각한 문제로 대두되고 있다.

이처럼 인류의 생존에 필수적인 수자원의 보호를 위해서는, 천연 상태의 수자원 자체의 보호도 중요하지만, 수자원의 효과적인 이용이나 절수, 그리고 오수 폐수등의 재생 처리등이 더욱 중요하다.

오수나 폐수등을 처리 과정을 거치지 않고 그대로 자연에 폐기 또는 방류하는 경우에는, 천연 상태의 수자원 자체와 섞여 그를 오염시킬 뿐 아니라, 기타의 환경을 오염시키므로써, 심각한 폐해를 가져온다. 따라서, 이러한 환경 오염 문제등의 유발을 방지하기 위하여, 오수 또는 폐수를 처리하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.

그러한 노력의 일환으로써, 대한 민국 특허 공개 제 96-34103 호 (염소 화합물과 전기 분해를 이용한 염색 폐수의 탈색 처리 방법; 이하 선행 기술 1 이라 함) 또는 제 97-74670 호 (고정화 담체를 이용한 유기성 폐수의 생물학적 처리 방법 및 장치; 이하 선행 기술 2 라 함) 에 의해 개시된 방법 및 장치와 같은 다양한 오수 또는 폐수 처리 장치 또는 방법이 개발되어 있다.

그러나, 이상과 같은 종래의 기술에 의한 폐수 처리 방법이나 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다. 즉, 먼저 선행 기술 1 에서와 같은 화학적 처리 방법에 있어서는, 화학 반응을 일으키기 위해 염산, 염화 칼슘 등 염소 화합물과 같은 별도의 물질을 폐수에 투입하여야만 하기 때문에, 그를 위한 비용이 많이 들 뿐 아니라, 그러한 화학 물질들로 인해 예기치 못한 이차적 오염을 유발시킬 수도 있는 위험이 있다. 또한, 화학 반응을 유발시키기 위해 자외선 램프(UV Lamp)에 의한 오존 발생기등을 이용하는 경우, 오존 발생기는 상당히 고가의 장비로서 폐수 처리의 전체 비용을 대단히 증가시키게 되는 단점이 있다.

또한, 전술한 선행 기술 2 에서와 같은 생물학적 처리 방법에 있어서도, 수질 정화를 위한 별도의 미생물등이 요구됨으로 인한 비용의 증가 문제, 그리고 그와 같은 미생물의 배양등을 위한 별도의 시설을 필요로 하는 등 여러 가지 문제점을 나타내고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 화학 물질이나 생물학적 수단을 필요로 하지 않고도 오수 또는 폐수의 정화 처리를 할 수 있어서 처리 비용을 절감할 수 있는 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 오존 발생기등과 같은 별도의 복잡한 구성을 가진 장비 없이 간단한 구성을 가지면서도 효과적으로 오수 또는 폐수의 정화 처리를 할 수 있어서 장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 폐수 처리 장치의 구성도이다.

〈도면의주요부분에대한부호의설명〉

10 : 폐수 처리 장치 11 : 하우징

12 : 공기 유입구 13 : 공기 유출구

14 : 폐수 유입구 15 : 폐수 유출구

16 : 제 1 전극 17 : 제 2 전극

18 : 절연판 19 : 방전침

20 : 전원 22 : 변압기

30 : 컨덴서(condenser) 40 : 송풍기

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

공기 유입구와 공기 유출구, 그리고 폐수 유입구 및 폐수 유출구가 형성되며, 상기 공기 유입구를 통해 공기가 내부로 유입되고 상기 폐수 유입구를 통해 폐수가 내부로 유입되는 하우징;

상기 하우징 내부의 상기 공기 중에 설치되는 제 1 전극; 그리고

상기 하우징 내부의 상기 폐수 중에 설치되는 제 2 전극을 포함하며,

상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에는 적어도 10,000 V 이상의 고전압이 인가되며,상기 공기와 상기 폐수는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이를 통과한 후, 각각 상기 공기 유출구 및 상기 폐수 유출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제 1 전극은 절연체로 만들어진 절연판에 의해 외면이 감싸지며, 다수의 방전침이 상기 제 1 전극으로 부터 상기 절연판을 관통하여 상기 폐수의 수면 가까이까지 돌출한다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가되는 전압은 약 10,000 ~ 150,000 V 이며, 상기 방전침 각각과 상기 폐수의 표면 사이의 거리는 약 20 ~ 50 mm 인 것이 더욱 바람직하다.

실시예에 따라서는, 상기 절연판은 유리로 만들어지며, 상기 다수의 방전침 각각은 지름 약 2~3 mm 의 스테인레스 강으로 제조된다. 또한, 유출되는 공기를 소정의 압력으로 요망되는 장소로 송풍할 수 있도록 상기 공기 유출구에는 송풍기가 연결될 수 있으며, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 각각 고전압을 발생시키기 위한 변압기를 통해 전원에 연결되고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극중의 하나와 상기 변압기 사이에는 고전압용 애자 컨덴서가 설치될 수 있다.

이상과 같은 구성을 구비한 본 발명에 따른 폐수 처리 장치에서는, 별도의 화학 반응 물질이나 미생물등 생물학적 재료를 투입하지 않고도, 그리고 자외선 램프에 의한 오존 발생기와 같은 고가의 장비를 필요로 하지 않고도 폐수의 정화 처리가 비교적 용이하고 저렴하게 이루어질 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치(10)에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치(10)의 개략적인 구성도이다. 도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치(10)는 전기적으로 완전 부도체로 만들어진 하우징(housing; 11)을 포함한다. 하우징(11)에는 공기 유입구(12)와 공기 유출구(13), 그리고 폐수 유입구(14) 및 폐수 유출구(15)가 형성되어 있다. 바람직하게는, 공기 유출구(13)에는 송풍기(40)가 연결되어, 유출되는 공기를 소정의 압력으로 요망되는 장소로 송풍할 수 있게 되어 있다.

하우징(11) 내에는 제 1 전극(16) 및 제 2 전극(17)이 내장되어 있는데, 제 1 전극(16)은 하우징(11)의 내부 공간의 공기 중에 배치되며, 제 2 전극(17)은 하우징(11) 내부의 폐수(50) 내에 잠기도록 설치된다. 이때, 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이의 간격은 그 사이에 걸리는 전압에 따라 선택될 수 있는데, 그 사이의 전압이 약 10,000 ~ 150,000 볼트(Volt)일 경우, 두 전극 사이의 간격은 약 30 ~ 100 mm 인 것이 바람직하다.

제 1 전극(16)과 제 2 전극(17)은 각각 고전압을 발생시키기 위한 변압기(22)를 통해 전원(20)에 연결된다. 따라서, 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이에는 고전압이 인가된다. 또한, 제 1 전극(16)과 변압기(22) 사이에는 컨덴서(condenser; 30)가 설치되어, 인가되는 전압을 안정시키고 전압의 손실을 방지한다. 바람직하게는, 변압기(22)는 고전압용 애자 컨덴서로 만들어 진다.

한편, 제 1 전극(16)은 절연판(18)에 의해 외면이 감싸진다. 절연판(18)은 유리, 세라믹 등의 전기적 유전체 또는 절연체로 만들어질 수 있다. 제 1 전극(16)으로 부터는 다수의 방전침(discharging probe; 19)이 돌출하며, 각각의 방전침(19)은 절연판(18)을 관통하여 폐수(50)의 수면 가까이까지 돌출한다. 이때,방전침(19)은 지름 약 2~3 mm 의 스테인레스 강(stainless steel)으로 제조되는 것이 바람직하며, 방전침(19)과 폐수(50)의 표면 사이의 간격은 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이에 걸리는 전압에 따라 선택될 수 있는데, 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이의 전압이 약 10,000 ~ 150,000 V 일 경우, 방전침(19)과 폐수(50)의 표면 사이의 간격이 약 20 ~ 50 mm 인 것이 바람직하며, 이때 폐수가 방전침(19)에 닿지 않게 주의하는 것이 중요하다.

이하에서는, 이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치(10)의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 작업자는 전원(20)에 연결된 변압기(22)를 가동하여, 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이에 고전압을 인가한다. 인가되는 전압은 약 10,000 ~ 150,000 V 인 것이 바람직하다. 이때, 제 1 전극(16)과 제 2 전극(17) 사이에 걸리는 고 전압으로 인해 음극으로부터 양극으로 전자가 방출되는 데, 도시된 바와 같이 교류 전압이 걸리는 경우, 원칙적으로 양 전극 모두로부터 전자가 방출되지만, 주로 전자의 방출이 용이한 방전침(19)로부터 제 2 전극(17) 방향으로 전자가 방출된다.

다음에, 공기 유입구(12)를 통하여는 공기를 하우징(11) 내로 유입시키고, 폐수 유입구(14)를 통하여는 폐수(50)를 하우징(11) 내로 유입시킨다. 이때, 유입되는 폐수의 양을, 폐수(50)가 방전침(19)에 닿지 않을 정도로, 바람직하게는 방전침(19)과 폐수(50) 사이의 간격이 약 20 ~ 50 mm 가 될 수 있도록, 유지한다.

이처럼, 하우징(11) 내로 유입된 공기와 폐수(50)는 방전침(19)과 제 2 전극(17) 사이를 통과하게 되는데, 이때 그 사이에서 방전되는 전자의 작용에 의해 폐수(50) 내의 오염 성분들이 정화된다. 즉, 주로 고분자 탄소 화합물등으로 구성된 오염 성분들은 방출 전자와의 충돌, 교란, 해리 또는 치환 작용 등에 의해 무기 화합물 등의 저분자 물질로 변하게 되어 수질의 정화 작용이 이루어지게 된다. 이와 같은 정화 과정을 거쳐 정화된 폐수(50)는 폐수 유출구(15)를 통하여 정화수로서 배출된다.

한편, 하우징(11) 내로 유입된 공기에서는, 전술한 바와 같이 방전된 전자의 작용에 의해 OH^-, O^2-등의 이온과 오존(O₃), 이산화 수소(HO₂) 등의 산화 가스 성분이 발생한다. 이러한 이온 또는 산화 가스 성분등을 포함한 처리 공기는 다시 공기 유출구(13)을 통해 배출되는데, 작업자는 이와 같이 이온화되고 산화 가스 성분을 포함하는 처리 공기를 송풍기(40)를 이용하여 소정의 목적에 이용할 수 있다.

즉, 전술한 이온화되고 산화 가스 성분을 포함하는 처리 공기를 직접 공기 청정에 또는 물질의 산화제로서 이용하거나, 또는 다시 폐수를 통과시킴으로써 폐수 정화제로서 이용할 수 있다. 폐수 정화제로서 이용할 경우에는, 기존의 방식과 같이 기포 발생기(bubble generator)를 이용하여 상기 처리 공기를 기포화시킨 후 폐수를 통과시키는 방법을 이용할 수도 있다. 또한, 폐수 유출구(15)를 통해 배출되는 정화수에 다시 공기 유출구(13)을 통해 배출되는 이온화된 처리 공기를 통과시킴으로써 폐수(50)의 정화도를 더욱 높이는 방법이 이용될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치(10)에서는, 별도의 화학 반응 물질이나 미생물등 생물학적 재료를 투입하지 않고도 폐수의 정화 처리가 비교적 용이하고 저렴하게 이루어지는 장점이 있다. 또한, 자외선 램프에 의한 오존 발생기와 같은 고가의 장비를 필요로 하지 않고도, 오존등 산화 가스 성분과 이온등을 발생시킬 수 있고 또한 이들 성분을 이용하여 폐수를 정화할 수 있어서, 폐수 정화 처리 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 별도의 화학 물질이나 생물학적 수단을 필요로 하지 않고도 오수 또는 폐수의 정화 처리를 할 수 있어서 처리 비용을 절감할 수 있는 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치 및 방법이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 자외선 램프를 이용한 오존 발생기등과 같은 별도의 복잡한 구성을 가진 장비 없이 간단한 구성을 가지면서도 효과적으로 오수 또는 폐수의 정화 처리를 할 수 있어서 장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 전기 방전을 이용한 폐수 처리 장치 및 방법이 제공된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 공기 유입구와 공기 유출구, 그리고 폐수 유입구 및 폐수 유출구가 형성되며, 상기 공기 유입구를 통해 공기가 내부로 유입되고 상기 폐수 유입구를 통해 폐수가 내부로 유입되는 하우징;

   상기 하우징 내부의 상기 공기 중에 설치되는 제 1 전극; 그리고

   상기 하우징 내부의 상기 폐수 중에 설치되는 제 2 전극을 포함하며,

   상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에는 적어도 10,000 V 이상의 고전압이 인가되며, 상기 공기와 상기 폐수는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이를 통과한 후, 각각 상기 공기 유출구 및 상기 폐수 유출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 절연체로 만들어진 절연판에 의해 외면이 감싸지며, 상기 제 1 전극으로 부터 상기 절연판을 관통하여 상기 폐수의 수면 가까이까지 돌출하는 다수의 방전침을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가되는 전압은 약 10,000 ~ 150,000 V 이며, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 거리는 약 30 ~ 100 mm 이며, 상기 방전침 각각과 상기 폐수의 표면 사이의 거리는 약 20 ~ 50 mm 인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 절연판은 유리로 만들어진 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 다수의 방전침 각각은 지름 약 2~3 mm 의 스테인레스 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유출되는 공기를 소정의 압력으로 요망되는 장소로 송풍할 수 있도록 상기 공기 유출구에는 송풍기가 연결된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 각각 고전압을 발생시키기 위한 변압기를 통해 전원에 연결되며, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극중의 하나와 상기 변압기 사이에는 고전압용 애자 컨덴서가 설치된 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.