KR20150065300A

KR20150065300A - Water Treatment Device Using Multi-stage Flow Path Capacitive Deionization Process

Info

Publication number: KR20150065300A
Application number: KR1020130150453A
Authority: KR
Inventors: 박승국; 신경숙; 차재환; 임윤대; 김병군; 김연권; 김홍석; 최한나; 장훈; 신정훈; 강경석; 손원근
Original assignee: 주식회사 한화건설; 한국수자원공사; 주식회사 태영건설; (주) 시온텍
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-15
Also published as: KR101563188B1

Abstract

The present invention relates to a water treatment device using a multi-stage flow path capacitive deionization process and, more specifically, to a water treatment device using a multi-stage flow path capacitive deionization process which can improve entire deionization efficiency and reduce production costs, as well as can effectively remove an ionic material from water with minimum energy input, thereby dividing a unit electrode module with a plurality of columns, preferentially removing an ionic material with relatively high absorptivity from various ionic materials existing in water in the front column, and removing an ionic material with low absorptivity from the rear column.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-stage flow path capacitive deionization process,

본 발명은 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단위전극모듈을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 전체 탈염 효율을 크게 향상시키고 제작단가를 줄일 뿐만 아니라, 최소한의 에너지 투입으로 수중의 이온성 물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a water treatment apparatus using a multi-terminal channel storage and desalination process, and more particularly, to a water treatment apparatus using a multi- The ionic materials having low adsorption power are removed from the downstream end, and the total desalination efficiency is greatly improved and the production cost is reduced. In addition, And a water treatment apparatus using a storage type desalination process.

일반적으로 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 유체 속에 용해되어 있는 이온상태의 염성분을 전기 화학적인 방법을 이용하여 제거하는 장치이다.In general, a water treatment apparatus using a desalination process is an apparatus for removing an ionic salt component dissolved in a fluid by an electrochemical method.

도 1에 도시된 한국공개특허공보 공개번호 특2003-0071229호 "다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치"를 포함하는 종래의 축전식 탈염 장치는 수중의 다양한 이온성 물질을 분리함에 있어서, 각 이온들의 흡착력 차이로 인하여 상대적으로 흡착력이 떨어지는 이온을 동일 수준으로 제거하기 위해서는 다수의 탈염 장치가 요구되거나 유입부하를 줄여야만 하는 문제점이 있다.The conventional capacitive desalination apparatus including a porous carbon electrode and a desalination apparatus using a porous insulating film disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0071229 shown in Fig. 1 is used for separating various ionic substances in water, There is a problem in that a large number of desalination apparatuses are required or the inflow load must be reduced in order to remove the ions having the relatively low adsorption ability due to the difference in adsorption power between ions.

상기와 같은 문제점을 해결하고 탈염 장치의 대용량화에 있어서 복수의 단위전극모듈을 단순 적층할 경우에는 단락류나 편류의 발생으로 인해 전극활용도가 떨어지는 문제점이 있다.In order to solve the above problems and to increase the capacity of the desalination unit, when a plurality of unit electrode modules are simply stacked, there is a problem that the electrode utilization is reduced due to occurrence of short-circuit current or drift.

또한, 단위전극모듈을 단위가 작은 탈염 장치의 개수를 단순 증가시킬 경우에는 제작단가 및 운전비용이 크게 상승하는 문제점이 있다.
Further, when the number of the desalination units having a small unit of the unit electrode module is simply increased, there is a problem that the manufacturing unit cost and the operation cost are greatly increased.

특허 : 한국공개특허공보 특2003-0071229호("다공성카본전극과 다공성절연막을 이용한 탈염 장치, 2003.09.03.)Patent: Korean Unexamined Patent Publication No. 2003-0071229 ("Desalination device using porous carbon electrode and porous insulating film, 2003.09.03.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 단위전극모듈을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 전체 탈염 효율을 크게 향상시키는 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치를 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a water treatment apparatus using a water electrolysis apparatus for separating a unit electrode module of a water treatment apparatus into a plurality of stages, The present invention provides a water treatment apparatus using a multi-stage channel storage desalination process which removes ionic materials having relatively high adsorption ability at the front end and removes ionic materials having low adsorption ability at the rear end, thereby greatly improving the total desalination efficiency.

특히, 본 발명의 목적은 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 단위전극모듈을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 대용량화에 있어서 제작단가를 줄일 뿐만 아니라, 최소한의 에너지 투입으로 수중의 이온성 물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 다단유로 축전식 탈염 장치를 제공하는 것이다.Particularly, it is an object of the present invention to provide a water treatment apparatus and method for separating a unit electrode module of a water treatment apparatus using a de-ionization process into a plurality of stages and removing ionic substances having relatively high adsorption ability from various ionic substances present in the water, , And ionic materials having low adsorption power are removed from the downstream end, so that the production cost can be reduced in order to increase the capacity of the water treatment apparatus using the desalination process, and a multi- And to provide a desalination device.

또한, 본 발명의 목적은 전단의 단위전극모듈을 통과한 유출수를 후단의 단위전극모듈의 유입수로 이동하도록 하는 분리판을 단위전극모듈 사이에 개재함으로써, 유입수의 흐름이 수리학적으로 직렬로 연결되어 유체 흐름상 발생하는 사영역이 줄어들며 전극의 활용도가 높아질 뿐만 아니라, 유입되는 용존성 이온물질들의 흡착효율이 개선되는 다단유로 축전식 탈염 장치를 제공하는 것이다.
It is also an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling the flow of influent water by interposing a separation plate for moving the effluent passing through the unit electrode module at the front end to the inflow water at the downstream unit electrode module, The present invention is to provide a multi-stage oil storage type desalination apparatus in which not only the yarn area generated in the fluid flow is reduced, but also the utilization efficiency of the electrode is increased and the adsorption efficiency of the inflowing dissolved ion materials is improved.

본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 몸체와, 상기 몸체 하부 중앙에서의 이격된 위치에 구비되어 물을 공급받는 유입홀과, 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 유입홀을 통해 물을 공급받아 탈염 처리하되, 양전극과 스페이서 및 음전극이 순차적으로 적층된 다수의 복합전극다발과, 상기 복합전극다발 중앙에 수직방향으로 형성되는 중앙홀과, 상기 몸체 상부에 상기 중앙홀과 상하방향으로 나란한 위치에 형성되되, 상기 복합전극다발에서 탈염 처리된 물을 배출하는 유출홀을 포함하여 이루어져, 선택되는 수만큼 상하로 적층되어 형성되는 단위전극모듈; 및 적층된 상기 단위전극모듈 사이에 개재되어 하부 전단의 상기 단위전극모듈의 유출홀과 상부 후단의 상기 단위전극모듈의 유입홀을 연결하는 유로가 구비되는 분리판;을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a water treatment apparatus using a multi-stage channel storage and desalination process, comprising a body, an inlet hole provided at a spaced apart position from the center of the lower portion of the body, an inlet hole formed in the body, A plurality of composite electrode bundles in which a positive electrode, a spacer, and a negative electrode are sequentially laminated, a center hole formed in a direction perpendicular to the center of the composite electrode bundle, A unit electrode module formed at a side by side in the stacking direction and including an outlet hole for discharging desalinated water from the composite electrode bundle, And a separation plate sandwiched between the stacked unit electrode modules and having a flow path connecting an outlet hole of the unit electrode module of the lower front end to an inlet hole of the unit electrode module of the upper rear end, do.

특히, 상기 단위전극모듈은 상기 복합전극다발에 전기를 인가하여 물속의 이온들을 흡착하여 탈염 처리하는 것을 특징으로 한다.In particular, the unit electrode module is characterized in that desorption treatment is performed by adsorbing ions in water by applying electricity to the composite electrode bundle.

또한, 상기 다단유로 축전식 탈염 장치는 상기 단위전극모듈들에 동일하게 또는 개별적으로 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-stage oil storage and desalination apparatus may include a power supply unit that supplies power to the unit electrode modules in the same manner or separately.

또, 상기 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 상기 단위전극모듈들에 개별적으로 인가되는 전기량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the water treatment apparatus using the multi-stage flow path storage and desalination process may further include a controller for controlling an amount of electricity applied to the unit electrode modules individually.

아울러, 상기 제어부는 하부 전단의 상기 단위전극모듈이 상부 후단의 상기 단위전극모듈보다 인가되는 전기량을 더 크게 제어하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the controller controls the amount of electricity applied to the unit electrode module of the lower front end to be greater than that of the unit electrode module of the rear upper end.

본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 단위전극모듈을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 전체 탈염 효율을 크게 향상시키는 장점이 있다.The water treatment apparatus using the multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention divides a unit electrode module of a water treatment apparatus using a storage desalination process into a plurality of stages, It is advantageous to increase the total desalination efficiency by removing the substances first from the shear and removing the ionic materials with low adsorption from the rear end.

특히, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 단위전극모듈을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 대용량화에 있어서 제작단가를 줄일 뿐만 아니라, 최소한의 에너지 투입으로 수중의 이온성 물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.Particularly, in the water treatment apparatus using the multi-terminal channel storage and desalination process according to the present invention, the unit electrode module of the water treatment apparatus using the electrolytic desalination process is divided into a plurality of stages and the attraction force between the various ionic materials High ionic materials are first removed from the shear and ionic materials with low adsorption power are removed from the rear end. In order to increase the capacity of the water treatment system using the desalination process, not only the manufacturing cost is reduced but also the ionic material There is an advantage that it can be effectively removed.

또한, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 전단의 단위전극모듈을 통과한 유출수를 후단의 단위전극모듈의 유입수로 이동하도록 하는 분리판을 단위전극모듈 사이에 개재함으로써, 유입수의 흐름이 수리학적으로 직렬로 연결되어 유체 흐름상 발생하는 사영역이 줄어들며 전극의 활용도가 높아질 뿐만 아니라, 유입되는 용존성 이온물질들의 흡착효율이 개선되는 장점이 있다.
In addition, the water treatment apparatus using the multi-terminal channel storage and desalination process according to the present invention includes a separation plate for moving the effluent passing through the unit electrode module at the front end to the inflow water at the rear unit electrode module, Is connected hydraulically in series so that the yarn area generated in the fluid flow is reduced and the utilization efficiency of the electrode is increased and the adsorption efficiency of the inflowing dissolved ion materials is improved.

도 1은 종래의 축전식 탈염 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 전단 단위전극모듈에서의 탈염공정(A)과 후단 단위전극모듈에서의 탈염공정(B)을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치에 전원공급부와 제어부가 포함된 것을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a conventional electrothermal desalination apparatus. FIG.
2 is a view showing a water treatment apparatus using a multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention.
3 is a diagram showing a desalination step (A) in a front-end unit electrode module and a desalination step (B) in a rear-end unit electrode module in a water treatment apparatus using a multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention.
4 is a view showing that a water treatment apparatus using a multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention includes a power supply unit and a control unit.

이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a multi-stage oil storage and desalination apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional or dictionary sense, and the inventor should appropriately define the concept of the term to describe its invention in the best possible way The present invention should be construed in accordance with the spirit and concept of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예 들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

도 1은 종래의 축전식 탈염 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 전단 단위전극모듈에서의 탈염공정(A)과 후단 단위전극모듈에서의 탈염공정(B)을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치에 전원공급부와 제어부가 포함된 것을 나타낸 도면이다.
FIG. 2 is a view showing a water treatment apparatus using a multi-stage oil storage and desalination process according to the present invention. FIG. 3 is a view showing a multi-stage oil storage and desalination process according to the present invention. FIG. 4 is a view showing a desalination step (A) in the front-end unit electrode module and a desalination step (B) in the rear-end unit electrode module of the used water treatment apparatus. A power supply unit and a control unit.

본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 가장 큰 특징은 탈염 처리하는 단위전극모듈이(100) 순차적으로 적층되며, 적층된 상기 단위전극모듈(100) 사이에 분리판(200)이 개재된다.The most significant feature of the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention is that the unit electrode modules 100 for desalination are sequentially stacked and the separator plate 200 is disposed between the stacked unit electrode modules 100, Respectively.

아울러, 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)에서 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들을 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들을 상부 후단의 상기 단위전극모듈(100)에서 제거하는 특징이 있다. In addition, the ionic materials having a relatively high attraction force are first removed from the unit electrode module 100 of the lower front end, and the ionic materials having a low attraction force are removed from the unit electrode module 100 at the upper rear end.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단위전극모듈(100)은 몸체(110)와 상기 몸체(110) 하부에 구비되는 유입홀(120), 상기 몸체(110) 내부에 구비되어 탈염 처리하는 복합전극다발(130) 및 중앙홀(140), 탈염 처리된 물을 배출하는 유출홀(150)을 포함하여 이루어진다. 2, the unit electrode module 100 includes a body 110, an inlet hole 120 provided in the lower portion of the body 110, and a composite electrode 120 disposed in the body 110 to perform desalination A bundle 130 and a center hole 140, and an outlet hole 150 for discharging desalinated water.

상기 유입홀(120)은 상기 몸체(110) 하부 중앙에서 이격된 위치에 구비되며, 상기 유입홀(120)은 물을 상기 단위전극모듈(100) 내로 공급하는 역할을 한다.The inlet hole 120 is provided at a position spaced apart from the lower center of the body 110 and the inlet hole 120 serves to supply water into the unit electrode module 100.

상기 복합전극다발(130)은 상기 몸체(110) 내부에 형성되어 상기 유입홀(120)을 통해 물을 공급받아 축전식으로 탈염 처리한다.The composite electrode bundle 130 is formed in the body 110 and receives water through the inlet hole 120 to perform desalination treatment.

탈염 처리하기 위한 상기 복합전극다발(130)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 양전극(131)과 스페이서(133) 및 음전극(132)이 순차적으로 다수 적층되어 형성되며, 상기 양전극(131)과 스페이서 및 음전극(132)의 위치 및 형태, 적층되는 수는 한정되지 않고 다양한 실시예가 가능하다.As shown in FIGS. 2 and 3, the composite electrode bundle 130 for desalination is formed by sequentially stacking a plurality of positive electrodes 131, spacers 133, and negative electrodes 132 in sequence, and the positive electrode 131 And the positions and shapes of the spacers and the cathode electrode 132 are not limited, and various embodiments are possible.

상기 중앙홀(140)은 상기 복합전극다발(130) 중앙에 수직방향으로 형성된다.The center hole 140 is formed in a direction perpendicular to the center of the composite electrode bundle 130.

상기 유출홀(150)은 상기 몸체(110) 상부에 형성되며, 상기 중앙홀(140)과 상하방향으로 나란한 위치에 형성된다.The outflow hole 150 is formed on the body 110 and is aligned with the center hole 140 in the vertical direction.

상기 유출홀(150)은 상기 단위전극모듈(100)에서 탈염 처리된 물을 배출하는 역할을 한다.The outflow hole 150 discharges desalinated water from the unit electrode module 100.

상기 분리판(200)은 적층된 상기 단위전극모듈(100) 사이에 개재되며, 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)의 유출홀(150)과 상부 후단의 상기 단위전극모듈(100)의 유입홀(120)을 연결하는 유로(210)를 포함한다.The separation plate 200 is interposed between the stacked unit electrode modules 100 and is connected to the outflow hole 150 of the unit electrode module 100 of the lower front end and the inflow hole of the unit electrode module 100 of the upper rear end And a flow path 210 connecting the holes 120.

다시 말해, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)의 상기 유입홀(120)을 통해 공급된 물은 상기 복합전극다발(130)로 이동되어 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들이 우선 제거되고, 상기 중앙홀(140)과 상기 유출홀(150)을 통해 배출된 물은 상기 분리판(200)을 통해 상부 후단의 상기 단위전극모듈(100)로 이동되며, 상기 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)과 같은 공정으로 상대적으로 흡착력이 낮은 이온성 물질들을 제거한다.In other words, as shown in FIGS. 2 to 4, the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention is provided with the water supply unit 120, which is supplied through the inlet hole 120 of the unit electrode module 100, The water is transferred to the composite electrode bundle 130 so that the ionic materials having relatively high adsorption ability are removed first and the water discharged through the center hole 140 and the outflow hole 150 is discharged to the separation plate 200, To the unit electrode module 100 at the rear end of the upper part and removes ionic materials having a relatively low attraction force by the same process as the unit electrode module 100 of the lower front end.

그 후, 처리된 처리수는 마지막으로 적층된 상기 단위전극모듈(100)의 유출홀(150)을 통해 배출된다.Thereafter, the treated water is discharged through the outflow hole 150 of the unit electrode module 100 which is finally stacked.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 상기 단위전극모듈(100)에 동일하게 또는 개별적으로 전원을 공급하는 전원공급부(300)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage desalination process according to the present invention includes a power supply unit 300 for supplying power to the unit electrode module 100 equally or individually.

아울러, 상기 단위전극모듈(100)에 개별적으로 인가되는 전기량을 제어하는 제어부(400)를 더 포함하여 형성된다.The control unit 400 controls the amount of electricity applied to the unit electrode module 100 separately.

상기 제어부(400)는 이온성 물질들의 흡착력 차이에 따라 인가되는 전기량을 제어하며, 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)이 상부 후단의 상기 단위전극모듈(100)보다 인가되는 전기량을 크게 제어한다.The controller 400 controls the amount of electricity applied according to the difference in the attraction force of the ionic materials and controls the amount of electricity applied by the unit electrode module 100 in the lower front end to the unit electrode module 100 in the upper rear end .

즉, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 유입수가 먼저 유입되는 전단에서 더 많은 이온이 흡착되고, 이후 후단에서 잔존하는 이온들을 추가로 흡착하기 때문에, 하부 전단의 상기 단위전극모듈(100)에서 소모되는 전기량이 상부 후단의 상기 단위전극모듈(100)보다 크다.That is, in the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention, more ions are adsorbed at the front end where the influent water first flows, and then the remaining ions are further adsorbed at the rear end. The amount of electricity consumed by the module 100 is larger than that of the unit electrode module 100 at the rear end of the upper part.

본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염 장치는 순서대로 적층되는 2개의 상기 단위전극모듈(100)에 한정되지 않고, 처리목적과 주변환경에 따라 3개 이상 적층되어 형성되는 다양한 실시예가 가능하다.The multi-stage oil storage and desalination apparatus according to the present invention is not limited to the two unit electrode modules 100 stacked in order, but may be variously formed by stacking three or more units according to the processing purpose and the surrounding environment.

또한, 상기 단위전극모듈(100)들은 종방향으로 적층될 뿐만 아니라, 이에 한정하지 않고, 처리목적 및 주변환경에 따라 상기 단위전극모듈(100)들을 횡방향으로 적층하여 다단유로를 형성할 수 있다.
In addition, the unit electrode modules 100 are stacked in the longitudinal direction, but the present invention is not limited thereto, and the unit electrode modules 100 may be stacked in the lateral direction according to the processing purpose and the surrounding environment to form a multi- .

본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 상기 단위전극모듈(100)을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 전체 탈염 효율을 크게 향상시키는 장점이 있다.The water treatment apparatus using the multi-stage oil channel storage and desalination process according to the present invention divides the unit electrode module 100 of the water treatment apparatus using the storage desalination process into a plurality of stages, Ionic materials with high adsorption ability are first removed at the front end and ionic materials having low adsorption ability are removed at the rear end.

특히, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 단위전극모듈(100)을 복수의 단으로 구획하여 수중에 존재하는 다양한 이온성 물질들 중 상대적으로 흡착력이 높은 이온성 물질들은 전단에서 우선 제거하고, 흡착력이 낮은 이온성 물질들은 후단에서 제거함으로써, 탈염공정을 이용한 수처리 장치의 대용량화에 있어서 제작단가를 줄일 뿐만 아니라, 최소한의 에너지 투입으로 수중의 이온성 물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.Particularly, in the water treatment apparatus using the multi-stage oil channel storage and desalination process according to the present invention, the unit electrode module 100 of the water treatment apparatus using the electrolytic desalination process is divided into a plurality of stages, The ionic materials having a high adsorption ability are firstly removed from the shear stage and the ionic materials having a low adsorption ability are removed from the rear stage. In addition, in order to increase the capacity of the water treatment system using the desalination process, Ionic materials can be effectively removed.

또한, 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치는 전단의 단위전극모듈(100)을 통과한 유출수를 후단의 단위전극모듈(100)의 유입수로 이동하도록 하는 분리판(200)을 상기 단위전극모듈(100) 사이에 개재함으로써, 유입수의 흐름이 수리학적으로 직렬로 연결되어 유체 흐름상 발생하는 사영역이 줄어들며 전극의 활용도가 높아질 뿐만 아니라, 유입되는 용존성 이온물질들의 흡착효율이 개선되는 장점이 있다.
In addition, the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage and desalination process according to the present invention includes a separation plate 200 for moving the effluent passing through the unit electrode module 100 at the front end to the inflow water at the rear unit electrode module 100 By interposing between the unit electrode modules 100, the flow of the influent water is hydraulically connected in series so that the yarn area generated in the fluid flow is reduced and the utilization efficiency of the electrode is increased. In addition, the adsorption efficiency of the inflowing dissolved ionic materials There is an advantage to be improved.

<본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와의 유체흐름 비교><Comparison of fluid flow between a water treatment apparatus using a multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention and a water treatment apparatus using a single flow path storage and desalination process>

상기에 기재된 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 다단유로 모듈)와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 단일유로 모듈)와의 유체흐름을 비교자료를 추가로 기재한다.The flow of the fluid between the water treatment apparatus (hereinafter, referred to as multi-stage flow path module) using the multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention and the water treatment apparatus (hereinafter referred to as a single flow path module) .

아래 그림 1에 도시된 바와 같이, 다단유로 모듈(2단유로 모듈) 및 단일유로 모듈 모두 양전극과 음전극 사이사이로 유체가 이동하며, 출구홀로 가까워질수록 유량과 유속이 증가하는 양상을 보인다.As shown in Fig. 1, the fluid moves between the positive electrode and the negative electrode in both the multi-stage flow module (two-stage flow module) and the single flow module, and the flow rate and flow rate increase as the flow direction approaches the exit hole.

그러나, 출구홀과 가까운 쪽의 x-y단면에서 유동분포를 살펴보면 단일유로 모듈에 비해 다단유로 모듈의 경우가 비교적 전극과 전극 사이에서 고른 유선분포를 나타낸다.However, the flow distribution in the x-y cross-section near the exit hole shows a uniform distribution of the wire between the electrode and the electrode in the case of the multi-stage flow module compared to the single flow module.

<그림 1> CFD분석에 기초한 단일유로와 다단유로(2단)의 유동분포
<Figure 1> Flow distribution of single-flow and multi-stage flow (2-stage) based on CFD analysis

아래의 그림 2는 단일유로 모듈, 다단유로 모듈에서의 상기 출구홀 근처에서 각각의 유동분포와 압력분포를 나타낸 그림으로, 다단유로 모듈이 단일유로 모듈에 비하여 전극과 전극 사이로의 유동이 훨씬 강하게 나타나며, 전극 전체면적을 고루 사용하는데 보다 유리함을 알 수 있다.Figure 2 shows the flow distribution and the pressure distribution in the vicinity of the exit hole in the single flow module and the multi-end flow module. The flow of the multi-stage flow module between the electrode and the electrode is much stronger than that of the single flow module , It is more advantageous to use the entire area of the electrode evenly.

아울러, 단일유로 모듈일 경우 입출구 압력강하가 4520pa인데 비해, 다단유로 모듈일 경우 입출구 압력강하고 7650pa로 약 80% 증가하는 것으로 나타났으며, 다단유로 모듈의 전반적인 압력강하 증가는 출구홀 쪽으로 향하는 유동을 감소시키는 대신에 상대적으로 전극과 전극 사이로의 유동을 강화시키는 것으로 나타났다.In addition, in the case of a single flow module, inlet / outlet pressure drop is 4520 pa, whereas in case of multi-end flow module, inlet / outlet pressure is increased to about 7650 pa by about 80%, and the overall pressure drop increase of the multi- But rather to enhance the flow between the electrode and the electrode.

즉, 다단유로 모듈이 구조적인 측면에서 단일유로 모듈에 비해 전극 면적을 고루 활용하는데 유리하다 할 수 있다.That is, the multistage flow path module is advantageous in terms of the structure of the electrode module compared to the single flow path module.

<그림 2> 단일유로와 다단유로(2단)의 출구홀 근처 단면에서의 유동 및 압력분포
<Figure 2> Flow and pressure distribution at the cross-section near the exit hole of single-flow and multi-stage flow (2-stage)

<본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와의 탈염성능 비교>
&Lt; Comparison of desalination performance between a water treatment apparatus using a multi-stage channel storage desalination process according to the present invention and a water treatment apparatus using a single channel storage desalination process &

상기에 기재된 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 다단유로 모듈)와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 단일유로 모듈)와의 유입유량별 총용존고형물 제거효율을 비교한다.Removal of the total dissolved solids by the inflow flow rate between the water treatment apparatus (hereinafter, referred to as multi-stage flow path module) using the multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention described above and the water treatment apparatus Compare efficiency.

<표 1> 단일유로와 다단유로(2단) 모듈의 유입유량 별 총용존고형물(TDSs, total dissolved solids) 제거효율
<Table 1> Removal efficiency of total dissolved solids (TDSs) by flow rate of single channel and multi-stage flow

표 1은 단일유로 모듈과 다단유로 모듈의 유입유량별 총용존고형물 제거효율을 나타낸 표이다.Table 1 shows the total dissolved solids removal efficiency by the flow rate of the single flow module and the multi-stage flow module.

표 1에 보이듯이, 유입유량이 0.9 L/min일 경우, 두 모듈 전부 총용존고형물의 96%정도 제거되는 우수한 성능을 보여준다.As shown in Table 1, when the influent flow rate is 0.9 L / min, 96% of the total dissolved solids are removed.

그러나, 유입유량을 단계적으로 증가시켰을 때, 단일유로 모듈의 경우 유량이 증가할수록 단위모듈이 흡착할 수 있는 용존물질의 양이 감소하는 것으로 확인되었다.However, it was confirmed that when the inflow flow rate was increased stepwise, the amount of dissolved substance that can be adsorbed by the unit module decreased as the flow rate increased in the case of the single flow path module.

반면 다단유로 모듈(2단유로 전극모듈)일 경우, 유량증가에 따른 효율감소가 단일유로 모듈에 비해 작은 것으로 확인되었다.On the other hand, in the case of the multi-stage flow module (two-stage flow field electrode module), it was confirmed that the efficiency reduction by the increase of the flow rate was smaller than that of the single flow module.

즉, 다단유로 모듈에서는 유입수가 전극사이를 통과하는 경로의 총 길이가 단일유로 모듈에 비해 길며, 첫 번째 단에서 미처 흡착되지 못한 용존물질이 후단에서 추가로 제거될 수 있다.That is, in the multi-end flow path module, the total length of the path through which the inflow water passes between the electrodes is longer than that of the single flow path module, and the dissolved material that has not been adsorbed at the first end can be further removed at the downstream end.

다시 말해, 이러한 구조적 이점이 다단유로 모듈의 용존물질 제거효율을 높이는데 기여한 것으로 보인다.
In other words, this structural advantage appears to have contributed to improving the efficiency of removing dissolved substances in the multi-stage flow module.

<본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와의 특정이온 제거효율 비교>&Lt; Comparison of Specific Ion Removal Efficiency between Water Treatment Apparatus Using Multi-Stage Electrolytic Desalination Process and Water Treatment Apparatus Using Single Channel Electrolyte Desalination Process According to the Present Invention >

상기에 기재된 본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 다단유로 모듈)와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치(이하, 단일유로 모듈)와의 특정이온 제거효율을 비교해 본다.A specific ion removal efficiency of a water treatment apparatus (hereinafter, referred to as a multi-stage flow path module) using the multi-stage flow path storage and desalination process according to the present invention and a water treatment apparatus (hereinafter referred to as a single flow path module) using a single flow path storage desalination process .

상기의 "본 발명에 따른 다단유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와 단일유로 축전식 탈염공정을 이용한 수처리 장치와의 탈염성능 비교"의 실험조건과 동일한 방법으로 비교 하였으며, 그림 3에 도시된 바와 같이, 암모니아성 질소는 평균적으로 78% 제거되었고, 질산성 질소는 평균적으로 97%이상이 제거되어 축전식 탈염공정에 의해 높은 처리성능을 확인할 수 있었다.Comparison of the desalting performance between the water treatment apparatus using the multi-stage channel storage desalination process according to the present invention and the water treatment apparatus using the single-flow channel storage desalination process was compared in the same manner as in Experimental Conditions As a result, ammonia nitrogen was removed by an average of 78%, nitrate nitrogen was removed by 97% or more on average, and high treatment performance was confirmed by a storage desalination process.

반면, 인산염 인의 경우, 유입유량이 0.9 L/min일 때, 단일유로 모듈에서는 88%, 다단유로 모듈에서는 95%제거 되었으며, 단일유로 모듈의 경우 유입유량이 증가할수록 제거성능이 크게 감소하는 경향을 보이는 반면, 다단유로 모듈의 경우, 높은 유량일수록 다단유로의 제거효율이 상대적으로 우수한 경향을 보였다.
On the other hand, in the case of phosphorus phosphorus, the rejection performance of the single channel module was 88% and the removal efficiency of the single channel module was significantly decreased as the influent flow rate was 0.9 L / min. On the other hand, in the case of the multi-stage flow module, the higher the flow rate, the higher the removal efficiency of the multi-stage flow path was.

100 : 단위전극모듈
110 : 몸체
120 : 유입홀
130 : 복합전극다발
131 : 양전극
132 : 음전극
133 : 스페이서
140 : 중앙홀
150 : 유출홀
200 : 분리판
210 : 유로
300 : 전원공급부
400 : 제어부100: Unit electrode module
110: Body
120: inlet hole
130: composite electrode bundle
131: positive polarity
132: Negative polarity
133: Spacer
140: center hole
150: Outlet hole
200: separator plate
210: Euro
300: Power supply
400:

Claims

A body 110,
An inlet hole 120 provided at a spaced apart position from the center of the lower portion of the body 110 to receive water,
And a plurality of composite electrode bundles (130) formed in the body (110) in which water is supplied through the inlet hole (120) and desalinated to form a positive electrode (131), a spacer (133), and a negative electrode 130,
A center hole 140 vertically formed at the center of the composite electrode bundle 130,
And an outlet hole 150 formed in the upper part of the body 110 in parallel with the central hole 140 to discharge desalinated water from the composite electrode bundle 130, A plurality of unit electrode modules (100) stacked one on top of the other; And
The unit electrode module 100 includes a plurality of unit electrode modules 100 and a unit electrode module 100. The unit electrode module 100 includes a unit electrode module 100, And a separating plate (200) having a plurality of openings (210) formed therein.

The method according to claim 1,
The unit electrode module 100 includes:
And a desalination treatment is performed by adsorbing ions in the water by applying electricity to the composite electrode bundle (130).

The method according to claim 1,
The multi-stage oil storage and desalination apparatus
And a power supply unit (300) for supplying power to the unit electrode modules (100) equally or individually.

The method according to claim 1,
The water treatment apparatus using the multi-stage oil channel storage and desalination process
Further comprising a controller (400) for controlling an amount of electricity individually applied to the unit electrode modules (100).

5. The method of claim 4,
The control unit 400
Wherein the control unit controls the amount of electricity applied to the unit electrode module (100) of the lower front end to be higher than that of the unit electrode module (100) of the upper rear end.