KR101221565B1

KR101221565B1 - 전기응집을 이용한 폐수처리장치

Info

Publication number: KR101221565B1
Application number: KR1020100073017A
Authority: KR
Inventors: 정해웅; 정재영
Original assignee: 정해웅
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2013-01-14
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: KR20120021367A

Abstract

본 발명은 전기응집을 이용한 폐수처리장치에 관한 것으로, 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 플록(Floc)의 형성을 향상시켜 응집속도를 보다 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 폐수가 유입되는 폐수 유입구와 응집처리된 처리수가 유출되는 처리수 유출구가 구비되어 전기응집반응이 이루어지는 반응챔버, 반응챔버의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어지되 폐수에 전류를 부과하여 폐수 내의 입자성 오염물질을 전기응집시키는 전극판 및 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부가 구비된 전기응집을 통한 폐수처리장치에 있어서, 반응챔버의 폐수 유입구 상에 설치되어지되 폐수 유입구를 통해 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 무기응집제와 유기응집제가 90~99.9 : 0.1~10 중량%의 비율로 혼합 조성된 혼합응집제 또는 무기응집제를 투입 반응시켜 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 하는 응집제 투입기를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

전기응집을 이용한 폐수처리장치{Electrolytic treatment of waste water}

본 발명을 전기응집을 이용한 폐수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입하여 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거 효율을 향상시킬 수 있도록 한 전기응집을 이용한 폐수처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였다는 것은 주지의 사실이다. 이처럼 환경보전에 대한 인식의 부족으로 인하여 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르렀다. 특히, 생활하수나 농·축산폐수 및 산업폐수 등은 호소와 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다.

따라서, 수질의 오염으로 인한 호소와 내만 및 내해 등의 총질소(N)와 총인(P)에 관련된 수질환경 기준인 COD(Chemical Oxygen Demand), BOD(Biochemical Oxygen Demand)의 달성률은 매우 낮은 상태이다. 더욱이 하천이나 호소 및 댐 등은 식수원인 경우가 많기 때문에 곰팡이 냄새나 여과장해 및 유독성 조류의 이상 증식 등은 커다란 수질오염의 원인으로 대두되고 있다.

한편, 종래에 발생되는 생활하수나 농·축산폐수 및 산업폐수 등의 오염물질은 주로 일정한 미생물에 의해 분해가 가능한 유기물인 반면에 근래에 들어서 급속한 산업의 발달과 인구증가 및 도시의 인구 집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에 무기성분이 차지하는 비율이 점차로 증가하고 있는 실정이다. 특히, 축산시설의 폐수, 피혁공장의 폐수, 염색공장의 폐수 등은 악성폐수를 배출하는 산업으로 하천, 호소, 해안, 만 등의 수질을 오염시키는 가장 큰 원인이라 할 수 있다.

전술한 생활하수나 농·축산폐수 및 산업폐수 등을 처리하는데 있어서 국내의 경우 미생물의 부유식 성장을 이용한 표준 활성슬러지법 및 그 변법이 거의 보편적으로 이용되어 왔다. 그러나, 기존의 활성슬러지법은 호소와 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등에 있어서 폐수에 포함된 불순물의 제거 및 분리가 어려워 최근래에는 전기응집반응을 통해 불순물을 응집 처리하는 폐수처리장치가 개발되어 사용되고 있다.

한편, 전술한 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 폐수가 유입되는 유입구와 반응처리수가 배출되는 배출구가 구비된 반응챔버, 반응챔버의 내부에 일정간격으로 배열 고정된 전극판 및 전극판에 전원을 공급하기 위한 전원공급부의 구성으로 이루어진다. 이러한 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 전원의 공급을 통해 전극판의 표면에서 유입된 폐수와의 반응이 이루어져 불순물의 응집이 이루어지도록 함으로써 불순물이 제거 및 분리된 상태의 처리수가 배출될 수 있도록 한다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 전기응집을 통한 폐수처리장치는 유입된 폐수의 불순물을 처리하는데 있어 전기응집만으로는 불순물의 제거 및 분리에 한계가 따른다. 따라서, 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 대용량의 폐수를 처리하는데 어려움이 있다.

또한, 종래의 기술에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치는 전기응집만으로는 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거에 따른 시간을 단축시키는데는 어려움이 있어 응집효율의 급격한 향상은 기대하기 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 플록(Floc)의 형성을 향상시켜 응집속도를 보다 향상시킬 수 있도록 한 전기응집을 이용한 폐수처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 적정한 탁도의 제거를 가능하게 하여 고품질의 처리수를 얻을 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 수처리 과정에서 유기물의 제거효과를 더욱 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 응집 효율을 향상시켜 대용량의 폐수처리장치를 구성하는데 적합하도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치는 폐수가 유입되는 폐수 유입구와 응집처리된 처리수가 유출되는 처리수 유출구가 구비되어 전기응집반응이 이루어지는 반응챔버, 반응챔버의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어지되 폐수에 전류를 부과하여 폐수 내의 입자성 오염물질을 전기응집시키는 전극판 및 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부가 구비된 전기응집을 통한 폐수처리장치에 있어서, 반응챔버의 폐수 유입구 상에 설치되어지되 폐수 유입구를 통해 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 무기응집제와 유기응집제가 90~99.9 : 0.1~10 중량%의 비율로 혼합 조성된 혼합응집제 또는 무기응집제를 투입 반응시켜 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 하는 응집제 투입기를 포함한 구성으로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 무기응집제는 폴리황산제2철, 황산제2철, 염화제2철, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 황산알루미늄 중 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 구성에는 전술한 구성 이외에 반응챔버의 폐수 유입구 측에는 오존(O₃)을 생성하여 폐수 유입구를 통해 유입되는 폐수에 생성된 오존(O₃)을 주입하는 오존 발생기가 더 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구성에는 전술한 구성 이외에 반응챔버에는 주기적인 초음파 발진을 통해 전극판의 표면에 부착되는 스케일을 제거하는 초음파 발생기가 더 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 구성에서 응집제 투입량은 폐수의 성상에 따라 10~10,000ppm의 양으로 투입됨이 보다 양호하다.

본 발명의 기술에 따르면 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 플록(Floc)의 형성을 향상시킴은 물론, 이로 인하여 응집속도를 보다 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 기술은 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 유기물의 제거효과를 더욱 향상시켜 적정한 탁도의 제거를 가능하게 함은 물론, 이를 통해 고품질의 처리수를 얻을 수가 있다.

나아가, 본 발명에 따른 기술은 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 일정량의 무기응집제 또는 유기응집제를 투입하거나 무기응집제와 유기응집제를 일정비율로 혼합 투입함으로써 응집효율을 향상시킴은 물론, 이를 통해 대용량의 폐수처리장치를 구성할 수가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치를 보인 단면 구성도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치를 보인 단면 구성도이다.

먼저, 전기응집이란 폐수에 전류를 부과하여 폐수 내의 부유입자, 에멀젼입자, 불용성 입자들을 안정화하여 응집시키는 공정이다. 폐수에 부과된 전류는 화학반응을 일으키는 전기적 추진력으로 작용하게 되고, 용해된 금속이 가수분해하여 현탁용존성 및 콜로이드성의 수산화물을 형성하게 되며, 이때 생성된 금속 수산화물은 화학적으로 제조된 수산화물보다 활성이 강하고 전위가 낮기 때문에 응집, 흡착 및 침강 특성이 우수하며 폐수 처리에 효과적이다.

또한, 양극에서 발생되는 산소는 수중의 유기물을 산화시킬 수 있으며, 음극과 양극에서 생성되는 수소와 산소 기체에 의한 기포는 부상법에 활용할 수 있다. 즉, 전류를 가하여 전극에서 발생된 이온이 화학반응 및 침전을 일으키거나 콜로이드 입자를 응집 및 전리 부상시켜 오염물질을 제거하는 것을 말한다.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치(100)는 전기응집 반응이 이루어지는 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112) 상에 응집제 투입기(140)가 설치된 구성으로 이루어져 유입되는 폐수에 일정량의 응집제를 투입 반응시켜 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 한다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치(100)의 구성을 살펴보면 폐수가 유입되는 폐수 유입구(112)와 응집처리된 처리수가 유출되는 처리수 유출구(114)가 구비되어 전기응집반응이 이루어지는 반응챔버(110), 반응챔버(110)의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어지되 폐수에 전류를 부과하여 폐수 내의 입자성 오염물질을 전기응집시키는 전극판(120), 전극판(120)에 전원을 공급하는 전원공급부(130) 및 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112) 상에 설치되어 유입되는 폐수에 일정량의 응집제를 투입 반응시킬 수 있도록 하는 응집제 투입기(140)의 구성으로 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 전기응집을 이용한 폐수처리장치(100)의 구성에서 반응챔버의 폐수 유입구 상에 설치되어지되 폐수 유입구를 통해 반응챔버(110)의 응집제 투입기(140)를 통해 유입되는 폐수 중에 투입되는 응집제는 무기응집제와 유기응집제가 90~99.9 : 0.1~10 중량%의 비율로 혼합 조성된 혼합응집제의 투입이 이루어지거나 전량의 무기응집제를 투입 반응시킨다. 이때, 응집제의 투입량은 폐수의 성상에 따라 10~3000 ppm으로 투입됨이 양호하다.

전술한 바와 같이 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112)로 유입되는 폐수 중에 응집제 투입기(140)를 통해 일정량의 응집제를 투입함으로써 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 하여 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거 및 응집효율을 보다 향상시킬 수가 있다. 또한, 응집제를 투입함으로써 고농도폐수 처리 및 특정이온(F, Ca, P, Si, Mn 등)제거에 부합되는 대용량의 폐수처리장치를 구성하는데 적합하다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 응집제 투입기(140)를 통해 투입되는 무기응집제는 폴리황산철, 황산철, 염화철, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 황산알루미늄 중 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 전기응집을 이용한 폐수처리장치(100)에는 폐수 유입구(112)를 통해 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수에 오존(O₃)을 주입하여 오존(O₃)의 살균·소독기능을 통해 폐수 속의 잔류세균(박테리아나 바이러스, 곰팡이균 및 대장균 등), 냄새 및 유기물질(중금속 성분 등) 등을 제거함으로써 전기응집 반응을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 오존 발생기(150)가 더 구성될 수 있다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 유입된 폐수를 전기응집 반응을 통해 응집처리하기 위한 반응챔버(110), 반응챔버(110)의 내부에 일정간격으로 배열 고정되어 유입된 폐수를 전기응집시키는 전극판(120), 전극판(120)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(130) 및 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112) 상에 설치되어 유입되는 폐수에 일정량의 응집제를 투입 반응시킬 수 있도록 하는 응집제 투입기(140)의 구성으로 이루어진 폐수처리장치(100)의 구성에 더하여 방전을 통해 공기(O₂)를 오존(O₃)으로 생성시키는 오존 발생기(150)가 더 구성된다.

전술한 바와 같이 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수에 오존(O₃)을 주입할 수 있도록 하는 본 발명의 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 오존(O₃)의 살균·소독기능을 통해 폐수 속의 잔류세균(박테리아나 바이러스, 곰팡이균 및 대장균 등), 냄새 및 유기물질(중금속 성분 등) 등을 제거함으로써 전기응집반응을 보다 향상시킬 수 있음은 물론, 전극판(120)의 표면에 스케일이 덜 부착되도록 한다.

한편, 오존(O₃)이라 함은 순수한 산소의 동체로써 전기적인 무성방전으로 오존(O₃)을 만들어 물속에 불어넣거나 공기 중에 사용하면 강력한 살균과 산화력이 강하기 때문에 유해성 중금속 등을 분해하고 전염성 병원균을 수 초 이내에 멸균시키고, 다시 물속 용존산소로 되돌아가는 기체를 말한다.

전술한 바와 같은 오존(O₃)은 불안정한 가스로써 화학적으로 매우 활성이 높아 공기 및 물속의 박테리아나 바이러스, 곰팡이균, 악취를 내는 각종 유해가스 및 인체에 해로운 유기물질(솔벤트류, 농약, 중금속 성분 등) 등을 공격하여 이들과 화학 반응을 일으켜 산화시킨다. 이러한 성질을 이용하여 공기나 물을 깨끗하고 살균된 상태로 만들게 된다.

본 발명에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명의 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 폐수가 유입되는 폐수 유입구(112)와 전기응집처리된 처리수가 배출되는 처리수 배출구(114)가 구비된 반응챔버(110), 반응챔버(110)의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어 반응챔버(110) 내부로 유입된 폐수를 전기응집하는 전극판(120), 전극판(120)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(130), 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112) 상에 설치되어 유입되는 폐수에 일정량의 응집제를 투입 반응시킬 수 있도록 하는 응집제 투입기(140) 및 방전을 통해 공기(O₂)를 오존(O₃)으로 생성시키는 오존 발생기(150)의 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수가 반응챔버(110)의 하부로 유입되어 전기응집을 통해 응집처리된 후 반응챔버(110)의 상부로 배출될 수 있도록 폐수가 유입되는 폐수 유입구(112)는 반응챔버(110)의 하부 일측면에 형성되고, 처리수 배출구(114)는 상부 일측면에 형성되어진다.

한편, 본 발명의 구성에서 전극판(120)에는 철판, 알루미늄판, 스테인리스 스틸판 및 티타늄판 등의 소모성 재질로 이루어진 것과 백금과 같은 비소모성 재질로 이루어진 것이 있는데, 본 발명에서는 소모성 전극판과 비소모성 전극판을 단독 또는 혼용하여 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112)를 통해 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수에 응집제 투입기(140)를 통해 응집제를 일정량 투입하는 한편, 오존 발생기(150)에서 생성된 오존(O₃)을 반응챔버(110)의 내부로 유입된 폐수 속에 오존(O₃)이 함유되도록 한다.

전술한 바와 같이 반응챔버(110)의 내부로 유입되는 폐수 속에 투입되는 응집제는 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 하여 유입된 폐수의 색도, COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 제거 및 응집효율을 보다 향상시키는 기능을 하게 된다.

그리고, 유입되는 폐수에 오존(O₃)이 함유되도록 오존 발생기(150)에서 생성된 오존(O₃)을 반응챔버(110)의 폐수 유입구(112)에 주입함으로써 오존(O₃)이 함유된 폐수는 반응챔버(110)의 내부에서 오존(O₃)의 기능에 의해 세균, 바이러스 및 악취 등이 살균 및 멸균되고, 또한 탈취되어 제거된다.

더구나, 폐수는 오존(O₃)의 표백 및 탈색기능에 의해 탈색되어 그 색도가 무색에 가까울 정도로 탈색되어지고, 폐수의 COD(Chemical Oxygen Demand: 화학적 산소 요구량), BOD(Biochemical Oxygen Demand: 생물학적 산소 요구량), TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소) 역시 오존(O₃)의 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 그 제거시간이 단축된다.

전술한 바와 같이 폐수에 주입된 오존(O₃)의 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 폐수의 색도가 무색화 되고, 폐수의 COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소)의 제거시간이 단축됨으로써 전극판(120)에 의한 전기응집시 폐수의 응집처리 효율이 향상되어 폐수처리 시간을 단축시킬 수 있음은 물론, 대용량의 폐수를 단시간에 처리할 수 있다.

본 발명에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 오존(O₃)의 주입과 전원공급부(130)의 공급되는 전원에 의해 전극판(120)에서 일어나는 전기응집반응이 동시에 이루어져 반응챔버(110) 내부에서는 오존(O₃)의 기능에 의한 폐수의 무색화, 폐수의 COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소)의 제거, 그리고 전극판(120)에 의한 전기응집반응이 동시에 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같이 폐수에 주입된 오존(O₃)의 살균과 소독, 유해가스 및 중금속 제거, 표백 및 탈색기능을 통해 전극판(120) 표면에 스케일이 부착되는 것을 저해하여 전극판(120) 표면의 스케일 부착량을 적게 하여 전극판(120)의 전기응집반응을 일정하게 유지시키는 기능도 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 반응챔버(110)의 하부측에 더 설치된 초음파 발생기(160)를 통해 주기적으로 초음파를 발진시킴으로써 반응챔버(110) 내부의 전극판(120) 표면에 부착된 스케일을 초음파를 통해 주기적으로 제거할 수도 있다. 이처럼 주기적으로 초음파 발진을 통해 전극판(120)의 표면에 부착된 스케일을 제거해 줌으로써 전기응집반응을 일정하게 유지할 수가 있다.

본 발명에 따른 전기응집을 통한 폐수처리장치(100)는 반응챔버(110)의 하부로부터 폐수를 유입시켜 전기응집을 통해 응집처리된 처리수를 상부를 통해 배출시키는 구조이기 때문에 전극판(120)의 하부로부터 스케일이 부착되어진다. 따라서, 초음파 발생기(160)는 전극판(120)의 하단부에 가까운 반응챔버(110)의 하부측에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 초음파 발생기(160)를 통해 주기적으로 전극판(120)에 부착된 스케일을 제거할 때 반응챔버(110)의 일측을 통해 황산(H₂SO₄)을 일정량 주입하여 스케일의 제거효율을 향상시킬 수가 있다. 이처럼 전극판(120)에 부착된 스케일을 제거할 때 반응챔버(110)의 일측을 통해 황산(H₂SO₄)을 일정량 주입함으로써 스케일의 제거효율을 향상시킴은 물론, 반응챔버(110) 내부의 세척효과를 향상시킬 수가 있다.

다음은 폐수의 성상에 따른 응집제의 투입을 통해 폐수처리의 결과를 보인 것이다.

[유기화학공장폐수(계면활성제폐수) 실험]

실험 1 내지 실험 5 에서는 유기화학공장폐수(계면활성제폐수)에 응집제로 황산제2철 수용액(10%)를 투입하여 전기응집처리를 하였다. 실험 1 내지 실험 5 에 따른 결과는 표 1 내지 표 5 를 통해 나타내었다.

응집제(ppm)	1000	5000	10000	20000
응집도	미흡	미흡	약간 (상등액:적갈색)	응집형성

응집제 : 황산제2철 수용액(10%), 반응시간 : 30rpm 15분 교반, pH : 처리후 중성조설(10% 가성소다액 사용)

전기량(A)	3	5	7	10
응집도	미흡	미흡	약간 (상등액:적갈색)	양호

유속 : 1L/분, pH : 처리후 중성조설(10% 가성소다액 사용), 전극판 : 철

응집제	1000	2000	3000
전류량(A)	5	5	5
응집도	미흡	양호	양호

응집제 : 황산제2철 수용액(10%), 유속 : 1L/분, 전극판 : 철, pH : 처리후 중성조설(10% 가성소다액 사용)

응집제	2000	3000	5000
전류량(A)	3	3	3
응집도	미흡	미흡	양호

응집제	1000	2000	3000
전류량(A)	7	7	7
응집도	미흡	미흡	미흡(상등액:적갈색)

전술한 표 1 내지 표 5 에서와 같이 실험 1에서는 매우 많은 양의 무기응집제가 요구되며, 응집 상태도 양호하지 않았다. 그리고, 실험 2에서는 많은 전류가 소모되어 전극판의 소모가 많으며, 실험 3에서는 적은 양의 응집제와 적정량의 전류로 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 실험 4는 전류량의 부족으로, 실험 5는 전류량 과다로 응집도가 낮았다. 그러므로, 실험 3의 결과로 보아 적정량의 무기응집제와 전류량으로 우수한 응집물을 얻을 수 있었다.

[염색공장폐수 실험]

실험 6 내지 실험 10 에서는 염색공장폐수에 응집제로 황산제2철 수용액(10%)를 투입하여 전기응집처리를 하였다. 실험 6 내지 실험 10 에 따른 결과는 표 6 내지 표 10 을 통해 나타내었다.

응집제(ppm)	300	500	700	1000
COD(ppm)	122	110	74	85
제거율(%)	32.2	38.9	58.9	52.8

원수 COD : 180ppm, 응집제 : 황산제2철 수용액(10%), 반응시간 : 300rpm 15분 교반, pH : 처리후 중성조절(10% 가성소다액 사용)

전류량(A)	2	3	5	7
COD(ppm)	108	86	70	92
제거율(%)	40	52.2	61.1	48.9

유속 : 1L/분, pH : 처리후 중성조절(10% 가성소다액 사용), 전극판 : 철

응집제(ppm)	300	300	300	300
전류량(A)	2	3	5	7
COD(ppm)	74	62	72	86
제거율(%)	58.9	65.6	60.0	52.2

응집제(ppm)	200	200	200	200
전류량(A)	2	3	5	7
COD(ppm)	78	66	58	72
제거율(%)	56.7	63.3	67.8	60.0

응집제(ppm)	500	500	500	500
전류량(A)	2	3	5	7
COD(ppm)	68	72	94	126
제거율(%)	62.2	60.0	47.8	30.0

전술한 표 6 내지 표 10 에서와 같이 실험 6에서는 매우 많은 양의 무기응집제가 요구되며, COD제거율 또한 양호하지 않다. 실험 7에서는 많은 전류가 소모되어 전극판의 소모가 많으며, 실험 8에서는 적은 양의 응집제와 적정량의 전류로 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 실험 9는 응집제 투입량의 부족으로 약간의 전기소모량이 증가되며, 실험 10은 응집제 투입량의 과다로 COD제거율이 낮았다. 그러므로, 실험 8의 결과로 보아 적정량의 무기응집제와 전류량으로 우수한 COD제거율 얻을 수 있었다.

[동파이프공장폐수 실험]

실험 11 내지 실험 15 에서는 동파이프공장폐수에 응집제로 폴리염화알루미늄 수용액(10%)를 투입하여 전기응집처리를 하였다. 실험 11 내지 실험 15 에 따른 결과는 표 11 내지 표 15 을 통해 나타내었다.

응집제(ppm)	300	500	700	1000
불소(ppm)	84	78	72	70
제거율(%)	32.2	38.9	58.9	52.8

원수의 불소 이온농도 : 140ppm 교반, 응집제 : 폴리염화알루미늄 수용액(10%), 반응시간 : 300rpm 15분, pH : 처리후 중성조절(10% 가성소다액 사용)

전류량(A)	2	3	5	7
F(ppm)	32	6	4	4
제거율(%)	77.1	95.7	97.1	97.1

유속 : 1L/분, pH : 처리후 중성조절(10% 가성소다액 사용), 전극판 : 알루미늄

응집제(ppm)	100	100	100	100
전류량(A)	2	3	5	7
F(ppm)	24	3	3	3
제거율(%)	82.8	97.8	97.8	97.8

응집제(ppm)	10	30	50	70
전류량(A)	3	3	3	3
F(ppm)	30	22	8	3
제거율(%)	78.5	84.2	94.2	97.8

응집제(ppm)	10	30	50	70
전류량(A)	4	4	4	4
COD(ppm)	5	4	3	3
제거율(%)	96.4	97.1	97.8	97.8

전술한 표 11 내지 표 15 에서와 같이 실험 11에서는 과량의 무기응집제가 요구되며, F제거율 또한 양호하지 않다. 실험 12에서는 과다 전류가 소모되어 전극판의 소모가 많으며, 실험 13, 14, 15의 결과에 따르면 소량의 무기응집제 투여 후 적정량의 전류량으로 우수한 F 및 COD 제거율을 얻을 수 있었다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 응집제 투입기(140)를 통한 응집제의 투입에 의해 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 함은 물론, 오존 발생기(150)의 구성을 통한 오존(O₃)의 주입을 통해 폐수의 색도 향상과 폐수의 COD, BOD, TSS(고형성 부유물) 및 TN(총질소)의 제거시간을 단축시킴으로써 폐수의 전기응집처리 효율을 향상시킬 수가 있다. 또한, 경제적으로도 매우 유리함으로 고농도폐수 처리 및 특정 이온(F, Ca, P, Si, Mn등) 제거에 부합되는 대용량의 폐수처리장치를 구성하는데 적합하다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

100. 폐수처리장치 110. 반응챔버
120. 전극판 130. 전원공급부
140. 응집제 투입기 150. 오존 발생기
160. 초음파 발생기

Claims

폐수가 유입되는 폐수 유입구와 응집처리된 처리수가 유출되는 처리수 유출구가 구비되어 전기응집반응이 이루어지는 반응챔버, 상기 반응챔버의 내부에 음극판과 양극판이 일정간격의 교호로 배열 고정되어지되 폐수에 전류를 부과하여 폐수 내의 입자성 오염물질을 전기응집시키는 전극판 및 상기 전극판에 전원을 공급하는 전원공급부가 구비된 전기응집을 통한 폐수처리장치에 있어서,
상기 반응챔버의 폐수 유입구 상에 설치되어지되 상기 폐수 유입구를 통해 상기 반응챔버의 내부로 유입되는 폐수에 무기응집제와 유기응집제가 90~99.9 : 0.1~10 중량%의 비율로 혼합 조성된 혼합응집제 또는 무기응집제를 투입 반응시켜 폐수 내의 부유입자나 에멀젼입자 및 불용성 입자의 응집이 이루어질 수 있도록 하는 응집제 투입기;
상기 반응챔버의 폐수 유입구 일측에 설치되어지되 오존(O₃)을 생성하여 상기 폐수 유입구를 통해 유입되는 폐수에 생성된 오존(O₃)을 주입하는 오존 발생기; 및
상기 반응챔버의 내부 일측에 설치되어 주기적인 초음파 발진을 통해 상기 전극판의 표면에 부착되는 스케일을 제거하는 초음파 발생기를 포함한 구성으로 이루어지며,
상기 응집제 투입량은 폐수의 성상에 따라 10~10,000ppm의 양으로 투입되는 것을 특징으로 하는 전기응집을 통한 폐수처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 무기응집제는 폴리황산제2철, 황산제2철, 염화제2철, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 황산알루미늄 중 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기응집을 통한 폐수처리장치.
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