KR20220087591A

KR20220087591A - 전기 수질 정화 장치

Info

Publication number: KR20220087591A
Application number: KR1020200176737A
Authority: KR
Inventors: 하용삼; 이승호
Original assignee: 주식회사 골든타임세이퍼
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-27
Also published as: KR102564892B1

Abstract

본 발명은 전기 수질 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대용량의 오염수에 포함된 오염물질을 비교적 짧은 시간에 분해 및 정화처리할 수 있는 전기 수질 정화 장치에 관한 것이다.

Description

전기 수질 정화 장치{electric water purification apparatus}

본 발명은 전기 수질 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대용량의 오염수에 포함된 오염물질을 고압으로 비교적 짧은 시간에 분해 및 정화처리할 수 있는 전기 수질 정화 장치에 관한 것이다.

산업기술의 발달과 함께 많은 유해물질과 난분해성 물질을 포함하는 산업폐수, 폐가스 및 폐기물 등이 발생하고 있으며, 이러한 오염물에 대한 효율적인 처리를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

특히, 폐수 처리방법 중 하나로서 전극을 처리할 폐수에 잠기게 한 다음, 이 전극에 고전압 펄스를 가하여 방전시킴으로써 수중에서 활성 라디칼을 발생시켜 정화처리를 수행하는 수중 플라즈마 발생 장치가 알려져 있다.

그런데, 이러한 수중 플라즈마 발생 장치에서는 방전을 일으키기 위한 전극이 수중에 잠겨져 있는 상태에 있는 바, 전극에 가해지는 전기가 폐수를 통해 통전됨으로써 플라즈마 발생이 용이하지 않아 실제 적용에 많은 문제점이 존재하고 있다.

또한, 라디칼, 이온, 오존 등 플라즈마에 의해 생성되는 각종 활성성분들 중 라디칼과 이온은 반응 활성이 매우 높은 장점이 있지만, 수명이 매우 짧으므로 생성되는 즉시 물과 접촉시키지 않으면 곧 활성을 상실하는 문제가 있다.

따라서 이러한 활성성분들의 생성에 사용되는 전기에너지의 효과적인 이용을 위해서는 활성성분이 생성되는 즉시 물과 접촉할 수 있도록 해야 하며 반응속도를 극대화시켜야 한다.

종래, 효율적으로 오염수를 정화하고 박테리아 등의 미생물을 제거하기 위한 방법으로서 오염수 내에 플라즈마처리된 공기 또는 혼합가스를 미세기포형태로 발생시켜 정화하는 방법이 알려져 있다.

도 1은 한국등록특허공보 제10-0932377호에 기재된 것으로서, 그와 같은 플라즈마 수처리장치를 도시하는 것이다.

즉 수중에서 플라즈마를 발생시키기 위해 투명석영관과, 상기 투명석영관 내부에 삽입된 도전성 방전극과, 상기 투명석영관 외부표면에 접촉되어 도전성 방전극에서의 최대 전위경도를 집중시켜 방전극에 고밀도 플라즈마 영역을 형성하는 도전성 대향전극과, 투명석영관에 공기 또는 가스를 주입하는 주입구와 고압선 인입구를 갖는 토치헤드를 구비한다.

또한, 투명석영관의 하단부에 다공성 버블장치가 설치되어, 펌핑에 의해 투명석영관으로부터 배출되는 기체가 통과하면서 수중으로 미세한 기포가 공급되고 있다.

상기 다공성 버블장치에 의해 기체가 잘게 쪼개져 수중에 미세기포의 형태로 분산됨으로써, 플라즈마처리된 기체의 오존, OH라디칼 등 고농도 활성종들이 물과 접촉하는 시간 및 표면적이 증가되고, 고농도 활성종들의 용존율과 접촉산화분해작용을 매우 증대시킴으로써 수처리 효율을 높일 수 있다.

그러한 구성 중, 종래 상기 다공성 버블장치는 스펀지와 같은 발포재나, 에어스톤으로 불리는 다공성 구조체에 의해 구성되어, 기체가 다공성 구조를 통과하는 과정에서 미세한 기포로 분할되어 수중에 배출되도록 작용한다.

그러나, 종래의 다공성 버블장치의 복잡한 다공성 구조는 가압되는 기체가 통과하면서 잘게 쪼개져 미세기포로배출되도록 하는 작용에는 효과적인 역할을 하고 있으나, 기체에 이물질이 포함된 경우, 이물질이 다공성 구조를 통과하는 과정에서 내부에서 걸림발생의 가능성이 높아 장시간 사용시 기체의 투과성이 점차 낮아지는 문제가 있다.

이는 미세기포의 생성효율이 낮아지고 수처리 효율을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 종래 플라즈마를 이용한 오염수가 수조 내에 수용되어 정체된 상태에서 수조 내에 플라즈마처리된 기체를 미세기포로 분출하여 오염물질을 정화처리하는 구조로서 대용량 오염수 정화처리장치로 사용하기 어려운 문제가 있었다.

한국등록특허 10-1579349 한국공개특허 10-2018-0042886 한국공개특허 10-2019-0055929 한국등록특허 10-1753969 한국등록특허 10-1955898

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 폐수가 흐르지 않을 경우 고압을 차단하기 위해 온도와 유량을 측정하고, 들어오는 폐수의 상태에 따라 처리 효율이 바뀌므로 폐수 상태를 측정(pH와 전기 전도도)하는 전기 수질 정화 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 오존과 버블을 오염수에 원활히 공급하여 이에 고압을 인가할 수 있어 대용량의 오염수에 포함된 오염물질을 비교적 짧은 시간에 분해 및 정화처리할 수 있는 구조의 전기 수질 정화 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 오염수가 유입되는 수조; 상기 오염수가 유입되어 유동하는 부분으로서 오존을 오염수 내부로 흡입시키는 오존 발생장치; 상기 오염수를 오존 발생장치에서 전기수질정화모듈로 순환시키는 순환모터; 상기 순환모터로부터 순환되는 오염수를 정화하기 위한 내부전극과 외부전극으로 이루어진 전기수질정화모듈; 상기 전기수질정화모듈과 전기적으로 연결되어 고압 전류를 제공하는 고압 발생기를 포함하고, 이를 컨트롤하는 컨트롤러박스;를 포함한다.

상기 오염수가 흐르지 않을 경우 고압을 차단하기 위해 온도와 유량을 측정하는 장치를 포함한다.

상기 오염수의 상태에 따라 처리 효율이 바뀌므로 pH와 전기 전도도 상태를 측정하는 장치를 포함한다.

상기 오염수의 유량과 온도를 측정하는 유량센서 및 온도센서;를 더 포함한다.

상기 오염수의 PH 센서 및 전도도를 측정하는 PH 센서 및 전도도 센서;를 더 포함한다.

상기 내부전극과 외부전극은 mesh type이고 aluminium, copper, 및 silver를 포함하는 stainless steel로 이루어진다.

상기 컨트롤러박스는 처리 폐수가 흐르지 않을 경우 고압 발생기를 off 시키기 위한 안전 장치;를 더 추가한다.

상기 PH 센서 및 전도도 센서는 처리할 폐수의 상태를 분석하기 위하여 pH와 전도도를 측정한 측정값을 네트워크를 통해 전송하기 위한 IOT 모듈;로 연결된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 반응속도를 극대화할 수 있다.

또한 본 발명은 접촉면적을 극대화시킴으로써 반응속도가 빨라 수중의 유기 오염물질 및 미생물이 효과적으로 제거될 수 있다.

또한 본 발명은 플라즈마처리된 기체에 이물질이 포함된 경우라도 미세기포가 발생하는 영역에서 이물질에 의한 막힘이 방지 또는 최소화될 수 있다.

또한 본 발명은 다량의 오염수를 연속유동상태에서 정화처리할 수 있어 정화처리작용이 끊김없이 연속적으로 이루어지고, 단시간에 많은 양의 오염수를 정화처리할 수 있으며, 수처리장치가 매우 컴팩트(compact)하게 구성되어 협소하거나 여유없는 설치공간에서도 설치가 가능하다.

도 1은 종래 발명에 따른 수질 정화 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기수질 정화 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기수질 정화 장치에 유량 센서 등을 부착한 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PH 센서 및 전도도 센서를 부착한 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 수조를 연결하여 오염도에 따라 나누어 처리하는 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 수조(50), 오존 발생장치(10), 순환모터(20), 전기수질정화모듈(30), 및 컨트롤러박스(40)를 포함한다.

구체적으로 본 발명은 오염수가 유입되는 수조(50); 상기 오염수가 유입되어 유동하는 부분으로서 오존을 오염수 내부로 흡입시키는 오존 발생장치(10); 상기 오염수를 오존 발생장치(10)에서 전기수질정화모듈(30)로 순환시키는 순환모터(20); 상기 순환모터(20)로부터 순환되는 오염수를 정화하기 위한 내부전극(1)과 외부전극(2)으로 이루어진 전기수질정화모듈(30)을 포함한다.

상기 전기수질정화모듈(30)은 이하 실시예에서 설명하는 플라즈마처리기, 플라즈마모듈, 플라즈마 방전부 등과 추가적으로 연결될 수 있지만 설치 위치(전기수질정화모듈 유입부 또는 유출부 방향)만 유사할 뿐 그 성능이 다를 수 있으며 복수개가 설치될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 전기수질정화모듈(30)과 전기적으로 연결되어 고압 전류를 제공하는 고압 발생기를 포함하고, 이를 컨트롤하는 컨트롤러박스(40);를 포함한다.

상기 고압 발생기는 컨트롤러박스(40) 내에 설치될 수도 있고, 외부에 독립적으로 설치될 수 있으며, 전압 15kV 내지 18kV (실효값)를 인가하는 것이 바람직하고, 플라즈마 기체를 활성화시키는 플라즈마처리기, 플라즈마모듈, 플라즈마 방전부 등과 같이 설치될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 오염수의 유량과 온도를 측정하는 유량센서 및 온도센서(45), 상기 오염수의 PH 센서 및 전도도를 측정하는 PH 센서 및 전도도 센서(25)를 포함한다.

상기 내부전극(1)과 외부전극(2)은 mesh type이고 aluminium, copper, 및 silver를 포함하는 stainless steel로 이루어진다.

상기 컨트롤러박스(40)는 오염수가 흐르지 않을 경우 고압 발생기를 off 시키기 위한 안전 장치를 더 추가할 수 있다.

즉 상기 안전 장치에는 상기 오염수가 흐르는지를 측정하는 측정 센서를 더 포함한다.

상기 PH 센서 및 전도도 센서(25)는 처리할 폐수의 상태를 분석하기 위하여 pH와 전도도를 측정한 측정값을 네트워크를 통해 전송하기 위한 IOT 모듈;로 연결된다.

상기 IoT 모듈을 통해 전기 수질 정화 장치와 연결시켜, 사용자가 언제 어디서든지 모니터링 및 제어할 수 있다.

일실시예로서 상기 IOT 모듈은 PH 센서 및 전도도 센서(25)의 처리할 폐수의 상태를 분석하기 위하여 pH와 전도도를 측정한 측정값을 네트워크를 통해 전송하고, 측정값이 일정치 이상인 경우 알람을 발생시키는 신호를 알람부(미도시)에 전달한다.

또한 다른 실시예로서 상기 IOT 모듈은 일정한 프로토콜의 데이터로 변환하여 전송한다.

즉 PH 센서 및 전도도 센서(25)에서 생성하는 측정값의 프로토콜 규칙은 현재 정화하는 목적에 따라 PH 또는 전도도 중 하나의 측정값의 가중치를 높이는 규칙을 포함한다.

이러한 가중치는 앱 또는 웹 디스플레이 장치를 통해 표시되고 변경될 수 있으며, 데이터 전달을 효율적으로 처리, 관리, 모니터링 하기 위한 최적의 서버에 업로드 된다.

상기 서버는 상기 IOT 모듈을 개별적으로 관리하여 데이터가 어느 정화장치로부터 왔는지 추적 가능하여 알람과 함께 신속한 대응이 가능하다.

실시예 1

상기 전기수질정화모듈(30)은 오염수가 유입되는 유입부와, 상기 유입부로부터 오염수가 유입되어 유동하는 부분으로서 외부에서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공을 구비한 기체혼합부와, 상기 기체혼합부에서 상기 기체와 혼합된 오염수가 배출되는 배출부와, 상기 기체흡입공과 연결되는 연결유로와, 상기 연결유로와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로를 통해 상기 기체흡입공으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 더 포함한다.

상기 플라즈마처리기는 실린더형 내부전극을 실린더형 유전체 내측에 배치하고 유전체 외측에 실린더형 외부전극을 배치하고, 내부전극의 단부와 유전체 단부의 거리차와 유전체 단부와 외부전극 단부의 거리차를 조절하고, 외부전극의 단부 형상을 조절함으로써 방전 전압과 제트 방전불꽃의 길이와 형상을 조절한다.

상기 플라즈마처리기는 상기 배출관과 연속되도록 연결되어 상기 배출관에서 배출되는 오염수가 통과하는 메쉬가 형성된 전기수질정화모듈(30)을 포함하고, 상기 전기수질정화모듈(30)의 둘레에서 플라즈마를 발생시켜 상기 전기수질정화모듈(30) 내부로 자외선 및 충격파를 전달한다.

또한, 본 발명은 유입부와 상기 전기수질정화모듈(30)와 상기 배출부는 연속된 관로로 서로 연결된다.

상기 유입부보다 상기 전기수질정화모듈(30)에서 유속이 증가하도록, 상기 유입부에서 상기 오염수가 유동하는 단면적보다, 상기 전기수질정화모듈(30)에서 상기 오염수가 유동하는 단면적이 감소하고, 전기수질정화모듈(30)의 일정 부분에 설치되는 기체흡입공에 공급되는 기체는, 상기 전기수질정화모듈(30)의 단면적 감소에 따라 상기 오염수의 유속 증가에 기인한 압력강하에 의해, 자연흡입되어 상기 오염수에 유입된다.

또한, 본 발명은 상기 플라즈마처리기가 상기 전기수질정화모듈(30)의 외부에 설치되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극과, 상기 플라즈마발생전극과 간격을 두고 대향되어 설치되는 대향전극과, 상기 전기수질정화모듈(30)과의 사이의 공간을 통해 기체가 유동하도록 상기 전기수질정화모듈(30) 및 상기 플라즈마발생전극의 외측을 둘러싸는 기체유동관을 포함한다.

따라서, 상기 전기수질정화모듈(30)과 상기 기체유동관 사이의 공간으로 유동하는 기체가 상기 플라즈마발생전극에 의해 플라즈마처리되어 상기 기체흡입공으로 공급될 수 있다.

실시예 2

본 발명에 따른 고압 발생기는 전압 15kV 내지 18kV (실효값)를 인가하고, 인가 시간별로 측정한 전기수질정화모듈(30)의 정화효율이 아래 표 1과 같다.

즉 초기 농도가 3.5mg/L일 때는 약 6분, 8.75mg/L일 때는 약 10분, 17.5mg/L 일 때는 약 14분 후 완전히 제거됨을 알 수 있었다.

아래 표 1은 전압 15kV 내지 18kV (실효값) 운전조건에서 측정한 다른 유기물 및 대장균의 10분 후 제거효율을 나타내었다.

표 1에 제시한 바와 같이 Acid Red 4, Orange Ⅱ 및 대장균이 10분에 100% 제거됨을 알 수 있었다.

특히, Orange Ⅱ의 처리전과 처리후를 비교해 보면 대장균이 제거됨을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명은 폐수 처리장치에서도 수처리에 매우 효과적임을 알 수 있었다.

실시예 3

본 발명은 폐수가 담겨져 있는 수조(50)의 오염수를 정화하기 위해 전기수질정화모듈(30) 또는 추가 설치되는 플라즈마모듈의 내부에 중공부를 형성한다.

상기 플라즈마모듈의 내부에는 복수개의 기공이 형성된 세라믹 멤브레인, 외부 기체가 유입되는 기체 유입구 및 상기 고압 발생기에서 전기방전을 일으켜 유입된 기체를 활성화시키는 플라즈마 방전부를 포함하여 활성화된 기체를 전기수질정화모듈(30) 내로 공급한다.

따라서 상기 플라즈마모듈은 전기수질정화모듈(30)로 기체를 유입하며, 방전전극에 전압을 가하여 플라즈마를 생성하여 유입된 기체를 활성화시키고, 활성화된 기체가전기수질정화모듈(30) 내로 공급되어 오염수를 정화처리할 수 있다.

상기 플라즈마모듈 내의 플라즈마 방전부는 길이방향으로 확장되며 전압이 인가되어 플라즈마를 발생시키는 방전전극, 및 상기 방전전극의 외측 표면을 감싸는 유전체 튜브를 포함할 수도 있다.

이 때, 상기 방전전극은 스테인리스 스틸, 탄소강, 구리, 황동, 티타늄, 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어질 수 있고, 상기 유전체 튜브는 석영관, 유리관 또는 세라믹관으로 이루어질 수 있다.

예를 들어 상기 플라즈마모듈은 방전전극과 유전체 튜브로 구성되어 있으며, 상기 방전전극은 스테인리스 스틸, 탄소강, 구리, 황동, 티타늄, 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 도전성 소재로 형성되어 있으며, 외측 표면에 유전체 튜브가 형성되어 있다.

특히, 상기 유전체 튜브는 하나의 마이크로 방전에 의해 전해지는 전하의 양을 제한하고 마이크로 방전이 전극 전체로 퍼지도록 할 수 있다.

이를 위하여, 상기 유전체 튜브는 유전율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 일 예로 유리, 석영 또는 세라믹으로 구성될 수 있다.

실시예 4

상기 전기수질정화모듈(30)에는 외기를 강제로 흡입하는 에어팬이 설치되며 에어팬 토출구와 면접된 흡기관 내부에 서로 마주보게 설치된 방전전극(+극)과 접지전극(-극)에 고전압발생기에서 생성된 고전압을 인가하여 두 방전극 사이에서 생성된 고전압을 인가하여 두 방전극 사이에서 방전을 실시하여 매우 높은 전계전자에너지 대역을 생성하고 이 에너지 대역에 신선한 외기를 통과, 신선한 외기에 매우 높은 전계전자에너지를 인가하여 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 등의 전기화학적 반응으로 질소이온[N], 산소이온(O, ), 수산기이온(OH-)을 생성하고, 생성된 이온을 순환모터(20)를 이용하여 전기수질정화모듈(30)에 공급 및 분사하여 오염수를 정화할 수 있다.

실시예 5

본 발명의 일실시예로 추가 설치되는 제어부에서 고압 발생기의 교류전원을 변압기에서 감압하고, 정류기에서 교류전원을 15kV에서 18kV사이에서 적정전원 수치가 선정된 직류전원으로 변환하여 직류전원으로 변환하여 전기수질정화모듈(30)에 직류전원을 인가하여 인접된 양극과 음극 사이에서 고압의 전기분해 반응을 수행하게 할 수 있다.

실시예 6

본 발명에 따른 전기수질정화모듈(30)은 내부전극(1)과 외부전극(2)을 통해 전기적 세포 용해를 실시할 수 있는 데, 세포에 전기장을 가하여 세포의 막전위차를 발생시켜 세포를 파괴하는 방식이다.

세포벽에 충격을 가한다는 점에서 냉동-해동법, 가열법, 삼투압 충격법 등 기타의 세포 용해 방식과 유사한 측면이 있다.

그러나 이러한 방식들은 세포에 열적 충격을 줌으로써 세포를 쉽게 파괴할 수 있다.

전기적 방법은 유전영동(dielectrophoresis)의 원리를 이용하는 것으로서, 미생물 세포와 같은 중성 입자는 균일하지 못한 전기장에 놓일 때 극성화 되며, 전기장의 비균일성으로 인해, 힘이 입자에 작용한다. 상기 힘은 현탁된 세포의 이동을 야기하여, 세포가 용해하게 된다.

다른 실시예로서 일반적인 전기장 세기는 주어진 전압에 대하여 전극 사이의 거리에 반비례하고, 전극 사이의 거리가 줄어듦에 따라 전기장 세기는 증가한다.

전위차를 갖는 두 지점 사이의 도체 또는 매체에서의 전하의 흐름은 전류라고 부른다. 전극 사이의 전류는, 세포 내에서 변할 수 있는 이온 또는 조직 내의 대전된 입자에 의해 달성된다.

이러한 원리를 이용하여 전기수질정화모듈(30)의 세포 파괴를 효과적으로 용이하게 하는 데 사용될 수 있다.

실시예 7

도 4에 도시된 바와 같이 상기 전기수질정화모듈(30)와 수조(50) 사이에 설치되는 그래핀 필터(미도시)를 통과한 물의 여과 정도를 측정하는 유량센서 및 온도센서(45) 및 상기 유량센서 및 온도센서(45)로부터 측정된 데이터를 제공받아 상기 필터 하우징과 오수 저장탱크를 연결하는 배관에 설치된 유량 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 그래핀 필터는 상기 필터 하우징의 배출구와 수조(50)를 연결하는 배관에 설치되어 수조(50)로 공급되는 물의 흐름을 단속하는 바이패스 밸브와, 상기 바이패스 밸브와 상기 수조(50)와 연결하는 바이패스 배관 및 상기 바이패스 배관으로 공급된 물을 수조(50)로 공급하는 바이패스 펌프를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 그래핀 필터의 제조방법은 기판의 표면에 폴리머를 전기방사하여 코팅하고, 코팅된 폴리머의 표면에 그래핀을 코팅하여 제조됨으로써, 신속하고 저렴한 비용으로 그래핀 필터를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 그래핀이 쉽게 탈락되지 않아 고품질의 그래핀 필터를 제조할 수 있다.

또한, 상기와 같이 폴리머를 전기방사하고 그래핀을 폴리머에 코팅하게 됨으로써, 기판의 두께 및 형상에 제한을 받지 않아 다양한 형태의 기판을 사용할 수 있다.

또한, 기판에 코팅되는 폴리머 및 그래핀을 다양하게 패턴화시킬 수 있어 그래핀 필터가 설치될 수처리 설비의 특성에 맞게 그래핀 필터를 제조할 수 있어 그래핀 필터의 정수 능력을 극대화시킬 수 있다.

실시예 8

본 발명은 고압 발생기의 양극, 음극에 고전압방전에 의한 생성되는 전계에너지를 인가하여 고압 발생기의 방전극에서의 오염수 내 수중방전에 의하여 유체 중 물분자와 수중 오염물질을 해리, 이온화, 여기, 산화, 환원반응 등 전기화학적 반응과 활성기체의 탈포 및 활성도를 더욱 높인다.

그리고 수중에 함유되어 있는 유기물질을 1차 분해하고, 처리수 배관으로 연결 설치된 반응조 내부에 다양한 재질의 양극 및 음극을 구성하는 방전극을 복수개 설치하며, 추가 설치되는 제어부의 제어프로그램에 의하여 상기 방전극에 제어된 전력을 공급하여 전기분해를 실시함으로써 산소, 수소, 아연이온, 알루미늄이온, 수산 이온 등을 생성시켜 수중에 함유되어 있는 스케일성분의 양이온성 물질, 염소이온, 황산이온, 수중 오염물질 등을 2차분해한다.

2차 전기분해과정과 동시에 전기수질정화모듈(30) 본체 외부 측면에 복수개 설치된 제동복사 방식에 의해 생성된 양자에너지를 피처리수(오염수)에 조사하여 수중의 이온의 활성도를 더욱 증가시킨다.

상기 이온의 이동경로를 더욱 연장시켜 수중의 오염물질과의 접촉시간이 증가됨에 따라 스케일성분 및 산성이온의 제거 등 오염물질의 저감을 도모한 후 수조(50)에 추가되는 침전조에서 상기 기재된 공정으로 분해된 오염물질을 침전시켜 회수한다.

본 발명에 따라 추가 설치되는 미생물반응기(미도시)에서 필터의 담지체에 담지된 미생물에 의한 산화 분해 과정 및 금속 수산화물 수화물층에서 에멀젼상태의 유분 등을 여과하여 순환시키거나 방류 가능한 처리수를 수조(50)에 다시 제공한다.

한편 고전압 방전부의 셀 내부에 서로 마주보게 설치된 방전극을 통과하게 되고, 고전압 방전부에서 생성된 매우 높은 고전압에 의하여 방전극 사이에서 전계에너지 대역을 형성하고 이 전계에너지대역을 통과하는 공기가 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 등의 전기화학적 반응으로 산소이온[O], 질소이온(N), OH- Radical 등의 활성기체를 발생시키게 되며, 압축펌프 등 공지된 가압기로 가압하여 피처리수공급관 내부에 설치된 산기관(201)을 통하여 피처리수에 활성기체를 공급하게 된다.

아울러, 본 발명에서는 상기한 공기에 가하여 지는 고전계에너지에 의하여 방전공간을 형성하게 되므로 이러한 방전 공간의 공기 중 79%의 성분을 구성하는 질소분자(N₂) 및 21%의 성분을 구성하는 산소분자(O₂)가 상기 방전 전극에 의한 고전압으로 인하여 질소분자 및 산소분자의 공유 결합이 분해되어 질소 원자 및 산소 원자로 분해된다.

이에 따라, 질소원자와 산소원자가 급속한 이온반응을 일으키면서 산화질소(NO)와 미량의 아산화질소(N₂O) 및 이산화질소(NO₂)를 생성하게 되는 것이며, 이때의 해리, 이온화, 산화, 환원 반응은 다음과 같이 이루어질 수 있는 것이다.

[해리 반응]

[이온화 반응]

[산화 반응]

[환원 반응]

실시예 9

상기 전기수질정화모듈(30)의 일측은 고압 발생기에 연결되고 타측은 접지되며, 서로 이격되어 마주보게 한쌍의 전극을 설치한다.

상기 전기수질정화모듈(30)의 전극이 서로 마주보는 면에 유전체를 서로 대향되게 설치하고 그 중 어느 하나의 유전체에는 방전간극을 형성하며, 상기 유전체 방전간극내에는 돌기부를 갖는 도체전극을 구비한다.

상기 전극에 고압 발생기을 통해 50Hz∼10GHz 주파수 대역의 펄스 직류 또는 교류전원의 전기장을 15~18KV/cm 세기로 인가한다.

10 : 오존 발생장치
20 : 순환모터
30 : 전기수질정화모듈
40 : 컨트롤러박스
50 : 수조

Claims

오염수가 유입되는 수조(50);
상기 오염수가 유입되어 유동하는 부분으로서 오존을 오염수 내부로 흡입시키는 오존 발생장치(10);
상기 오염수를 오존 발생장치(10)에서 전기수질정화모듈(30)로 순환시키는 순환모터(20);
상기 순환모터(20)로부터 순환되는 오염수를 정화하기 위한 내부전극(1)과 외부전극(2)으로 이루어진 전기수질정화모듈(30);
상기 전기수질정화모듈(30)과 전기적으로 연결되어 고압 전류를 제공하는 고압 발생기를 포함하고, 이를 컨트롤하는 컨트롤러박스(40);를 포함하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 오염수가 흐르지 않을 경우 고압을 차단하기 위해 온도와 유량을 측정하여 IoT 모듈로 측정치를 전송하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 오염수의 상태에 따라 처리 효율이 바뀌므로 pH와 전기 전도도 상태를 측정하여 IoT 모듈로 측정치를 전송하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 오염수의 유량과 온도를 측정하는 유량센서 및 온도센서(45);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 오염수의 PH 센서 및 전도도를 측정하는 PH 센서 및 전도도 센서(25);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 내부전극(1)과 외부전극(2)은 mesh type이고 aluminium, copper, 및 silver를 포함하는 stainless steel로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러박스(40)는 상기 오염수가 흐르지 않을 경우 고압 발생기를 off 시키기 위한 안전 장치;를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.
제5항에 있어서,
상기 PH 센서 및 전도도 센서(25)는 처리할 폐수의 상태를 분석하기 위하여 pH와 전도도를 측정한 측정값을 네트워크를 통해 전송하고, 상기 측정값이 일정치 이상인 경우 알람을 발생시키는 IOT 모듈;로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 수질 정화 장치.