KR100815235B1 - 유량변화에 따라 ｄｃ전압 제어로 전해반응 속도를유도하는 폐수처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원을 공급하여 DC전압 전류를 제어해서 유량에 따라 수중방전속도를 조정하여 폐수의 오염물질을 전해 산화환원반응 및 응집반응으로 유도하여 폐수내의 오염물질을 효율적으로 정화 처리할 수 있는 DC전압 전류 제어에 의해 유량에 따라 반응시간을 조정한 폐수처리시스템에 관한 것이다. 본 발명은 DC전압제어 장치를 통하여 전원을 공급하고 전원을 인가받아 방전을 일으키는 전극봉을 내부에 설치하고, 전해질로는 흑연과 활성탄을 혼합하여 사용하며 유입된 폐수내의 오염물질이 산화 환원반응 및 응집반응을 하는 반응조를 포함한다. 처리효율을 극대화하기 위하여 약품주입 정량펌프를 구비하고, 반응조내의 슬러지 역세효율을 높이기 위해서 산기장치를 설치하여 축산폐수처리장의 화학처리 공정을 적용 할 경우 약품 비용을 현저히 절략하고 대장균 등 각종 유해한 미생물의 멸균 효과도 가져 올 수 있으며 또한 오염물질의 산화 환원반응 및 응집반응을 유도하여 폐수를 효율적으로 정화 처리 할 수 있는 효과가 있다.

Description

유량변화에 따라 ＤＣ전압 제어로 전해반응 속도를 유도하는 폐수처리시스템{Waste water treating system}

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리시스템의 전체구성도이고,

도 2는 도 1에 도시된 반응조의 내부를 나타낸 단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 전극봉의 형상을 나타낸 도면이고,

도 4는 도 2에 도시된 전극봉들의 배열을 나타낸 배치도이며, 그리고

도 5는 본 발명에 따른 폐수처리시스템에 역세가동을 위한 구성을 추가한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 폐수처리시스템 110 : 반응조

116 : 유입관 118 : 유출관

120 : 전극봉 130 : 스트레나

140 : 전처리수단 141 : 유량계

142 : 라인믹서 143 : pH조정조

145 : 약품정량펌프 150 : 콘트롤부

161,162,163 : 역세관 164 : 역세유입관

171,172,173,174,175 : 전자밸브 180 : 산기장치

181 : 콤프레셔 182 : 산기관

본 발명은 DC전압 제어에 의해 유량에 따라 반응시간을 조정하여 폐수내의 오염물질을 정화하는 폐수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응조내에 전극봉을 단계적으로 설치하고 전해질을 흑연과 활성탄을 혼합하여 사용하며, 폐수유량에 따라 전기세기를 변화함으로서 전기산화반응 및 전기응집반응으로 폐수내의 오염물질을 제거하는 동시에 활성탄여과를 통하여 색도 및 부유물질을 제거하는 폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수처리 방법에는 생물학적 처리방법과 화학약품 처리방법으로 크게 구분할 수 있다.

첫 번째, 생물학적 처리방법은 처리 반응시간이 길며 생물학적 처리시설만으로 폐수의 배출 기준을 맞추기 어려움으로 처리 설비나 장치의 보안 및 대치가 요구되어지고 있는 실정으로 별도의 처리시설을 필요로 하고 있다.

두 번째, 화학약품 처리방법은 처리 반응시간이 짧고 제거효율은 높으나 약품비용 등 처리비용이 많이 소요됨으로 별도의 처리시설을 필요로 하고 있다.

따라서 충분한 처리속도와 효율을 높이며, 생물학적 처리방법 및 화학적 처리방법을 보안 및 대치방법으로 전기분해를 이용한 처리방법이 부각되고 있다.

전기분해를 이용한 처리방법은 전해조에 (+)극과 (-)극을 갖는 철이나 알루 미늄 재질로 된 전극을 다수개 배열하여 오폐수를 통과시킴으로써 오폐수내에서 분자상 물질과 이온성 물질로 존재하는 유기물 등을 산화 및 환원반응과 분해반응이 일어나게 하여 금속이온, 기체, 불용성물질 등으로 전환되게 하여 제거하는 방법이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 전기분해를 이용한 폐수처리방법을 만족하는 폐수처리시스템에 관한 것으로 폐수의 유량에 따라 전기의 세기를 조정하여 전해반응속도 조절이 가능하며, 활성탄과 흑연을 사용하여 전해 효과를 향상시키고, 탈 부착식 전극봉을 설치하여 유지보수가 간편하며, 산기장치를 설치하여 역세함으로서 처리효율을 극대화 할 수 있는 폐수처리장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

스트레나가 설치되고 그 위로 흑연 및 활성탄이 포함된 전해질이 충진되며 다수의 전극봉들이 전해질에 묻히도록 설치되는 반응조;

반응조의 일측 입구에 연결되어 반응조의 천정측으로 연장되는 유입관;

반응조의 타측 출구에 연결되어 반응조의 바닥측으로 연장되는 유출관;

입구로 유입되는 폐수의 유량을 체크하는 유량계;

유량계의 유량에 따라 전극봉에 적절한 세기의 DC전류를 공급하는 콘트롤부를 포함하는 폐수처리시스템을 제공한다.

이때, 입구의 전방에는 폐수에 약품을 주입시키는 라인믹서가 구비되며, 라 인믹서에는 유입되는 폐수의 pH나 전도도를 체크하여 최적의 전기분해 조건을 유지시키는 pH조정조 및 약품정량펌프가 더 포함될 수 있다.

그리고 폐수처리시스템에는 역세수단이 더 포함될 수 있으며, 역세수단은 유입관의 중간에서 연결되는 제1역세관과, 입구에서 유출관의 중간으로 연결되는 역세유입관과, 유입관, 제1역세관, 역세유입관, 유출관에 각각 설치되는 제1,2,3,4전자밸브로 구성되어, 콘트롤부의 제어에 따라 정상가동일때에는 제1전자밸브 및 제4전자밸브가 열리며, 역세가동일때에는 제2전자밸브 및 제3전자밸브가 열리도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 역세수단에는 역세효율을 높이기 위해 별도의 콤프레셔와, 콤프레셔에 연결되어 반응조의 바닥측으로 연장되는 산기관으로 구성된 산기장치가 더 포함됨이 바람직하다.

그리고 반응조의 상부면상에는 역세의 과부하를 방지하기 위해 보조적인 제2역세관이 더 형성될 수 있다.

또한, 반응조의 하부면상에는 역세에 사용된 물을 배출시키는 제3역세관이 더 형성되고, 콘트롤부의 제어에 따라 제3역세관을 선택적으로 개폐시키는 제5전자밸브가 더 설치될 수 있다.

한편, 전극봉은 콘트롤부와 연결되어 전원을 인가받는 단자부와, 전극봉이 반응조와 결합될 때 절연상태를 유지하도록 절연물질로 가공되면서 분리 및 교체를 용이하게 하기 위해 나사형태로 가공되는 절연부와, 반응조내에 거치되어 폐수 및 전해질에 덮히는 원형봉 형태의 전극부로 이루어진 구성을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량변화에 따라 DC전압 제어로 전해반응 속도를 유도하는 폐수처리 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수처리시스템의 전체구성도이며, 그리고 도 2는 도 1에 도시된 반응조의 내부를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 AC전원을 정류하여 DC전원을 공급하며 유량에 따라 DC전원의 세기를 조정하여 전해반응속도를 유도하는 폐수처리시스템에 관한 것이며, 폐수처리시스템(100)의 구성은 도 1에서 보는 바와 같이 반응조(110), 전극봉(120), 전처리수단(140) 및 콘트롤부(150)를 포함한다.

반응조(110)는 폐수가 유입되어 전기분해 된 후 배출되는 곳이다. 이러한 반응조(110)의 일측에는 폐수가 유입되는 입구(112)와, 타측에는 여과된 폐수가 배출되는 출구(114)가 형성된다.

여기에서, 입구(112)에는 유입관(116)이 연결되어 반응조(110)의 천정측으로 연장된다. 그리고 출구(114)에는 유출관(118)이 연결되어 반응조(110)의 바닥측으로 연장된다.

이와 같이 형성된 반응조(110)의 하부측에는 도 2에서 보는 바와 같이 횡방향으로 여과용 스트레나(130)가 설치되고, 이 스트레나(130)의 상부측에는 전해질(127)이 충진된다. 여기에서 전해질로는 흑연과 활성탄이 사용된다.

그리고 전해질(127)이 충진된 반응조(110)의 측면에는 다수의 전극봉(120)이 설치된다.

도 3은 도 2에 도시된 전극봉의 형상을 나타낸 도면이며, 그리고 도 4는 도 2에 도시된 전극봉들의 배열을 나타낸 배치도이다.

전극봉(120)은 로링가공하여 볼트체결 방식으로 분리 및 교체를 간편하게 할 수 있도록 하고 전극봉(120)에는 흑연과 활성탄이 덮이도록 설치한다.

전극봉(120)에 대해 좀더 자세하게 살펴보면, 도 3에서 보는 바와 같이 전극봉(120)은 단자부(121), 절연부(122), 전극부(123)로 구성된다. 단자부(121)는 전원을 연결하는 부분이며 절연부(122)는 반응조(110)에 전극봉(120)을 설치할 때 반응조(110)와 전극봉(120)간의 절연상태를 유지하도록 절연물질로 가공되었으며 분리 및 교체를 간편하게 할 수 있도록 나사의 형태로 가공하였다. 전극부(123)는 철(Fe) 또는 알루미늄(Al) 등으로 가공하였으며 원형봉 형태이다.

이러한 전극봉(120)의 배열은 도 4에서 보는 바와 같이 하나는 양극(+) 다른 하나는 음극(-)으로 사용하며, 수직 수평으로 일정간격(약 100mm)으로 이격하여 단계적으로 설치한다. 전극봉(120)은 양극과 음극을 같은 종류의 금속을 사용하고 음극봉은 용출되지 않기 때문에 장기간 사용시 음극을 양극으로 전환 사용할 수 있도록 한다.

한편, 전처리수단(140)은 반응조(110)의 입구(112)로 폐수가 들어오기전에 폐수의 유량이나 조건 등을 체크하여 최적의 반응조건을 제공하기 위한 수단으로, 유량계(141)와, 라인믹서(142)와, 약품정량펌프(145)를 포함한다.

유량계(141)는 폐수의 유량을 체크하여 콘트롤부(150)에서 유량에 따른 적절한 전류를 공급하는데 사용된다.

라인믹서(142)는 유량계(141)를 통과한 폐수를 약품과 함께 섞어주는 곳으로 약품정량펌프(145)와 유기적으로 작동된다. 이때, 라인믹서(142)의 후방에는 약품과 혼합된 폐수의 pH나 또는 전도도를 체크하기 위한 pH조정조(143)가 더 포함된다. 즉, pH조정조(143)에는 pH센서 또는 전도도센서(144)가 설치되어 이 센서(144)에서 체크된 pH 또는 전도도를 콘트롤부(150)에서 분석하여 약품정량펌프(145)에서 필요조건에 따른 약품을 정량 공급해준다.

끝으로, 콘트롤부(150)는 DC전압전류를 제어하는 파워콘트롤부(151)와 폐수처리시스템(100)을 제어하는 시스템콘트롤부(152)로 구성된다. 파워콘트롤부(151)에서 출력전원은 DC10V ~ 100V까지 제어가 가능하며 전압의 세기에 따라서 전극봉(120)의 전해 용출반응에 의한 처리시간이 조정된다.

하기에는 콘트롤부(150)의 제어에 의해 각부의 요소들이 작동되는 방법 및 처리순서를 간단하게 설명한다.

먼저, 콘트롤부(150)에 의한 전처리수단(140)들의 작동을 살펴본다.

유량계(141)에서 유량을 체크하면, 콘트롤부(150)에서 유량에 따라 전극봉(120)으로 공급하는 DC전류의 세기를 조정해준다. 즉, 유량이 많으면 전류의 세기를 높이고, 유량이 적으면 전류의 세기를 낮이게 되는 것이다.

그리고 라인믹서(142)를 통과한 폐수의 pH나 전도도를 pH조정조(143)에서 체크하여 최적의 조건에 맞도록 약품정량펌프(145)를 조정하여 적당한 약품을 라인믹서(142)로 공급하도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 폐수처리시스템(100)의 처리순서를 살펴본다.

전처리수단(140)을 거쳐 입구(112)를 통해 유입된 폐수는 유입관(116)을 통해 반응조(110)의 상측에서 배출된다.

유입관(116)에서 배출되는 폐수는 흑연과 활성탄을 거치면서 전극봉(120)에 의해 전기분해를 일으키고, 스트레나(130)를 거쳐 하측으로 흘러 반응조(110)의 바닥층으로 쌓이게된다.

계속해서 폐수가 쌓이면 반응조(110)내의 압력이 점점 높아지면서 여과된 폐수는 유출관(118)을 통해 출구(114)로 배출된다.

한편, 상기와 같은 처리를 반복해서 실시하다보면 폐수가 상부에서 하부로 흐르기 때문에 흑연 및 활성탄이나 스트레나(130)에 많은 이물질들이 적층되게 된다. 이처럼 이물질들이 쌓이게 되면 반응조(110)내의 여과작용에 효율이 떨어지게 된다.

따라서 폐수처리시스템(100)의 효율적인 가동을 위해서는 적층된 이물질들을 제거해 주는 역세수단이 더 필요하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 폐수처리시스템에 역세가동을 위한 구성을 추가한 도면이다.

역세수단은 반응조(110)내에 물을 공급하여 공급된 물이 반응조(110)의 바닥면에서부터 상부로 차 오르게 하여 적층된 이물질들이 부유하게 한 후 이 물을 반응조(110)의 상부측에서 배출시키는 수단이다.

이러한 역세수단에 필요한 구성으로는 도 5에서 보는 바와 같이 반응조의 타측과 상부측 및 하부측에 형성되는 세 개의 역세관(161,162,163)과, 이들을 제어하 는 다섯 개의 전자밸브(171,172,173,174,175)와, 산기장치(180)가 포함된다.

세 개의 역세관(161,162,163)은 먼저, 제1역세관(161)은 유입관(116)의 중간부분에 연결되어 반응조(110)의 타측으로 관통되고, 다음으로, 제2역세관(162)은 반응조(110)의 상부면상에 형성되며, 끝으로, 제3역세관(163)은 반응조(110)의 하부면상에 형성된다. 그리고 유출관(118)의 중간부분에는 입구(112)와 연결되는 역세유입관(164)이 더 형성된다. 즉, 유입관(116)과 역세유입관(164)은 입구(112)에서 분기되는 구조를 갖는다.

다섯 개의 전자밸브(171,172,173,174,175)는 먼저, 제1전자밸브(171)는 유입관(116)에서 제1역세관(161)이 연결되는 전방측에 설치되고, 다음으로, 제2전자밸브(172)는 제1역세관(161)에 설치되고, 다음으로, 제3전자밸브(173)는 역세유입관(164)에 형성되며, 다음으로, 제4전자밸브(174)는 유출관(118)에서 역세유입관(164)이 연결되는 후방측에 설치되며, 마직막으로, 제5전자밸브(175)는 제3역세관(163)에 설치된다. 이와 같이 설치된 전자밸브(171,172,173,174,175)들은 콘트롤부(150)의 제어에 의해 각각이 선택적으로 개폐된다. 바람직하게는 제1전자밸브(171)와 제4전자밸브(174)가 한쌍으로 열고 닫히며, 제2전자밸브(172)와 제3전자밸브(173)가 한쌍으로 열고 닫힌다.

산기장치(180)는 반응조(110)의 바닥면측으로 외부공기를 공급하는 장치로, 반응조(110)외부에 구비되는 콤프레셔(181)와, 콤프레셔(181)에 연결되어 반응조(110)의 바닥면상에 설치되는 산기관(182)을 포함한다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 역세수단이 구비된 폐수처리시스템(100) 의 작동에 대해 간략하게 살펴본다.

우선, 정상작동시에는 콘트롤부(150)의 지시에 따라 제1전자밸브(171) 및 제4전자밸브(174)가 열리고, 제2전자밸브(172) 및 제3전자밸브(173)가 닫히게 된다.

따라서 입구(112)를 통해 유입된 폐수는 유입관(116)과 역세유입관(164)으로 유입되지만 역세유입관(164)의 제3전자밸브(173)가 닫혀있게 되어 제1전자밸브(171)를 통해 유입관(116)으로만 유입된다.

그리고 유입관(116)으로 유입된 폐수는 다시 제2전자밸브(172)가 닫혀있게 되어 제1역세관(161)으로는 배출되지 않고 반응조(110)의 천정으로 연장된 유입관(116)의 연장부에서 배출된다.

유입관(116)의 연장부에서 배출되는 폐수는 반응조(110)의 상측에서부터 점차 아래로 흐르면서 전극봉(120)에 의해 전기분해되고 또, 스트레나(130)를 거쳐 여과되면서 반응조(110)의 바닥면에 모이게 된다.

계속해서 여과된 폐수가 쌓이면 폐수는 다시 반응조(110)의 상측으로 차 올라가게 되고 이에 따라 반응조(110)내의 수압이 높아지면서 여과된 폐수는 유출관(118)을 통해 열려져 있는 제4전자밸브(174)를 통과해 출구(114)로 배출된다.

한편, 필요에 따라 역세가동을 작동시키면, 콘트롤부(150)의 역세지시에 따라 열려져 있던 제1전자밸브(171) 및 제4전자밸브(174)가 닫히고, 반대로 닫혀져 있던 제2전자밸브(172) 및 제3전자밸브(173)가 열리게 된다.

입구(112)를 통해 역세에 사용될 물이 공급되면 열려져 있는 역세유입관(164)의 제3전자밸브(173)를 통해 반응조(110)의 바닥면으로 물이 배출된다.

바닥면으로 배출되는 물은 반응조(110)의 상층부까지 차올라 스트레나(130)나 흑연 및 활성탄에 적층되어 있던 이물질들을 부유시키게 된다. 이때, 산기장치(180)가 작동되어 산기관(182)으로 외부공기를 유입시키면서 압력을 높여주어 역세효율을 증가시킨다.

이처럼 반응조(110)의 상부로 차오른 물에 의해 부유물들이 유입관(116)의 연장부를 통해 열려져 있는 제2전자밸브(172)를 거쳐 제1역세관(161)으로 배출된다.

그리고 역세도중 유입관(116)에 과도한 압력이 걸리게 되면 원활한 역세가 작동되지 않게 되므로 반응조(110)의 상부에 구비된 제2역세관(162)를 통해 보조 역세가 이루어지도록 마련된다.

끝으로, 역세가 마무리 되면, 반응조(110)내에 유입된 역세에 사용된 물을 반응조(110)의 하부에 설치된 제3역세관(163)의 제5전자밸브(175)가 열리면서 역세에 사용된 물이 배출된다.

전술한 바와 같이 본 발명은 DC전원을 공급하며 유량에 따라 DC전류의 세기를 조정하여 전해반응속도를 조절함으로써 방전전자 및 라디칼이 생성되어 즉각적으로 반응하여 처리효과를 높일 수 있다.

또한, 전극을 탈부착이 간편하도록 제작하여 교체 및 유지보수를 효율적으로 할 수 있다.

또한, 전해질을 흑연과 혼합하여 사용함으로써 전해반응의 효과를 높일 수 있다.

또한, 축산폐수처리장의 화학처리공정 대처공정으로 적용할 경우 약품비가 절약되며 수중방전에 따라 대장균 등 미생물에 대한 멸균효과도 거둘 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 DC전원을 공급제어하여 유량에 따라 전기의 세기를 조정함으로써 폐수내 오염물질의 전해 산화환원반응 및 응집반응을 유도하여 폐수를 효율적으로 정화 처리할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 스트레나가 설치되고 그 위로 흑연 및 활성탄이 포함된 전해질이 충진되며 다수의 전극봉들이 전해질에 묻히도록 설치되는 반응조;

   상기 반응조의 일측 입구에 연결되어 상기 반응조의 천정측으로 연장되는 유입관;

   상기 반응조의 타측 출구에 연결되어 상기 반응조의 바닥측으로 연장되는 유출관;

   상기 입구로 유입되는 폐수의 유량을 체크하는 유량계;

   상기 유량계의 유량에 따라 상기 전극봉에 적절한 세기의 DC전류를 공급하는 콘트롤부; 및

   상기 유입관의 중간에서 연결되는 제1역세관과, 상기 입구에서 상기 유출관의 중간으로 연결되는 역세유입관과, 상기 유입관, 제1역세관, 역세유입관, 유출관에 각각 설치되는 제1,2,3,4전자밸브로 구성되는 역세수단;을 포함하며,

   상기 역세수단은 상기 콘트롤부의 제어에 따라 정상가동일때에는 제1전자밸브 및 제4전자밸브가 열리며, 역세가동일때에는 제2전자밸브 및 제3전자밸브가 열리도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수처리시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 역세수단에는 역세효율을 높이기 위해 별도의 콤프레셔와, 상기 콤프레셔에 연결되어 상기 반응조의 바닥측으로 연장되는 산기관으로 구성된 산기장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폐수처리시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조의 상부면상에는 역세의 과부하를 방지하기 위해 보조적인 제2역세관이 더 형성됨을 특징으로 하는 폐수처리시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조의 하부면상에는 역세에 사용된 물을 배출시키는 제3역세관이 더 형성되고, 상기 콘트롤부의 제어에 따라 상기 제3역세관을 선택적으로 개폐시키는 제5전자밸브가 더 설치됨을 특징으로 하는 폐수처리시스템.
7. 삭제

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