电凝集装置的制作方法

本发明涉及一种水处理用污染物处理装置，更详细而言，涉及一种能够利用电凝集原理有效去除原水中包含的污染物质、能够减少电力使用量的电凝集装置。

背景技术：

硝酸盐导致的水污染起因于工业废水及农业地区的化肥过度使用。如果含氮化合物流入水中，则水发生诸如富营养化的水质下降。另外，人如果摄入含有含氮化合物的水，则因含氮化合物而可能发生诸如癌症的健康问题、紫绀等。

现在，作为从废水去除硝酸盐的方法，有离子交换树脂、生物降解、逆渗透、电透析及催化剂脱氮方法等。离子交换树脂方法虽然是对地下水处理有用的工序，但处理水中大量存在不必要的残留成分，生物降解方法虽然是对地表水处理非常有用的工序，但存在一般需要较长处理时间的缺点。另外，利用逆渗透和电透析的方法虽然可以体现约65％的硝酸盐去除效率，但存在能量投入费用大的缺点。

因此，电凝集方式通过调节应用电流量而准确地定量提供絮凝体，容易实现自动化，能量耗费量低，通过单一步骤实现污染物质的不稳定化，可实现凝集及分离，因而倍受瞩目。

电凝集方式是如果供应电流则在电极板溶出金属离子，溶出的金属离子与废水中的污染物质凝集及吸附，从而污染物质借助于氢气和氯气而浮上或沉淀的方式。

但是，以往的电凝集方式是将由板状构成的多个电极板隔开配置于一对功率电极之间的形态，因而根据与接入电源的功率电极的相对距离而发生耗电量差异。因此，在一对功率电极之间配置的多个电极板根据与功率电极的相对距离，更换时机互不相同，因而存在维护麻烦的问题。

另外，以往电凝集方式存在耗电量过大、生产费用增加的问题。

技术实现要素：

解决的技术问题

本发明正是鉴于如上所述问题而研发的，其目的在于提供一种能够既满足要求的处理效率又减小耗电量的电凝集装置。

另外，本发明另一目的在于提供一种能够与功率电极的距离无关地体现相同更换周期的电凝集装置。

技术方案

为了达成如上所述目的，本发明包括：外壳，其具有内部空间；容纳构件，其配置于所述内部空间；至少两个的电极板，其彼此相向地配置于所述容纳构件的外侧，供从外部供应的电源接入；及多个导电块，其具有预定体积，以相互接触并形成有原水能够经过的空隙的方式容纳于所述容纳构件；所述原水中包含的污染物质在穿过所述空隙的同时，通过电凝集而凝集。此时，所述多个导电块可以以流入所述内部空间的原水为介质而与所述至少两个的电极板导通。

另外，所述容纳构件可以由绝缘体或不良导体构成。作为一个示例，所述容纳构件可以由塑料、胶合板、混凝土中任意一种材质构成。

另外，所述容纳构件可以包括：多个第一穿过孔，其在底面贯通形成，以便流入所述内部空间的原水能够流入容纳空间侧；多个第二穿过孔，其在侧部贯通形成，以便流入所述容纳空间侧的原水能够移动到所述两个电极板侧。

另外，所述容纳构件中形成有第二穿过孔的部分的厚度可以为1～10mm。

作为本发明的优选实施例，所述导电块可以具有立体图形的形状，所述导电块可以贯通形成有至少一个通孔，以便能够拓宽与原水的接触面积。

另外，接入所述两个电极板的电流或电压的大小，可以根据与所述原水接触的导电块的全体表面积决定。

另外，所述容纳构件可以能拆装地结合于所述外壳。

所述内部空间可以包括供所述原水流入的第一腔室、在所述第一腔室的上部侧配置并供所述容纳构件配置的第二腔室及供在所述第二腔室完成电凝集反应的处理水临时存储的第三腔室。

另外，所述两个电极板可以以不溶性材质构成。

另一方面，本发明提供一种电凝集装置，包括：外壳，其由绝缘体或不良导体构成，具有内部空间；容纳构件，其由绝缘体或不良导体构成，配置于所述内部空间；至少两个的电极板，其彼此相向地配置于所述容纳构件的外侧，供从外部供应的电源接入；及多个导电块，其具有预定体积，以相互接触并形成有原水能够经过的空隙的方式容纳于所述容纳构件，以流入所述内部空间的原水为介质，与所述至少两个的电极板导通；所述原水中包含的污染物质在穿过所述空隙的同时，通过从所述多个导电块生成的金属离子而凝集。

发明效果

根据本发明，与使用板状电极板的以往相比，在体现同等水平以上的处理效率的同时减小耗电，从而可以降低生产单价。

另外，根据本发明，通过从散气管供应的泡沫，可以防止导电块的污染和/或损伤，或去除粘附于导电块表面的异物质，从而可以减小维护费用。

附图说明

图1是显示本发明一个实施例的电凝集装置的概略图，

图2是图1的分离图，

图3是显示从上部观察图1中导电块填充于容纳构件的状态的图，

图4是显示本发明一个实施例的电凝集装置中切开外壳一部分的状态和从外壳分离的容纳构件的图，

图5是图3的a-a方向剖面图，

图6是图3的b-b方向剖面图，

图7是显示可应用于本发明一个实施例的电凝集装置的流入管的立体图及纵剖面图，

图8是显示可应用于本发明一个实施例的电凝集装置的散气管的立体图及纵剖面图，

图9是显示本发明一个实施例的电凝集装置可使用的导电块的多样形状的图，而且，

图10是显示应用本发明一个实施例的电凝集装置的电凝集系统的概略图。

具体实施方式

下面以附图为参考，对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种相异的形态体现，不限于在此说明的实施例。为了在附图中明确说明本发明，省略与说明无关的部分，在通篇说明书中，对相同或类似的构成要素赋予相同的附图标记。

本发明一个实施例的电凝集装置100如图1及图2所示，包括外壳110、容纳构件120、至少两个的电极板131、132及导电块140。

所述外壳110可以提供临时存储从外部供应的作为处理对应液的原水的空间。在本发明中，就作为所述处理对应液的原水而言，诸如污水、废水、海水及淡水等，只要是需要去除污染物质的，则均可应用。

此时，所述外壳110可以以具有内部空间的盒体形状形成，所述内部空间上部可以开放。其中，所述内部空间可以是从外部供应的原水的滞留空间。

因此，本发明一个实施例的电凝集装置100在从外部流入的原水滞留于内部空间期间，原水中包含的污染物质可以利用所述两个电极板131、132及导电块140而电凝集，凝集的污染物质可以移送到另外的处理空间侧。

为此，所述内部空间可以包括：第一腔室111，其供所述原水流入；第二腔室112，其供所述容纳构件120配置；及第三腔室113，其供在所述第二腔室112完成电凝集反应的处理水临时存储。

此时，所述第二腔室112可以在所述第一腔室111的上部侧形成，所述第三腔室113可以在所述第一腔室111的侧部并排地形成。另外，相互并排排列的第二腔室112及第三腔室113可以以规定所述第二腔室112的侧壁114为介质相互分隔。

因此，所述第一腔室111可以执行供从外部供应的原水在向所述第二腔室112侧移动前滞留的缓冲空间的作用。因此，流入所述第一腔室111的原水可以在保持均等水位的同时向发生电凝集反应的第二腔室112侧移动。因此，流入所述第二腔室112侧的原水可以从填充所述导电块140的容纳构件120的下部侧向上部侧缓慢移动。

此时，在所述第一腔室111侧，如图5及图6所示，可以配置有将从外部供应的原水向所述第一腔室111侧喷出的流入管150。其中，所述流入管150如图7所示，可以配备成具有预定长度且沿长度方向形成有多个喷射孔151的中空型。因此，从外部通过所述流入管150供应的原水，可以通过所述喷射孔151向第一腔室111侧喷出。

另外，在所述第一腔室111的底面，可以形成有与排出管连接的排出孔117，以便能够将从原水分离沉淀的异物质排出到外部。其中，所述第一腔室111的底面如图4所示，可以形成有向所述排出孔117侧倾斜地形成的倾斜面。因此，从所述原水分离、沉淀的异物质，可以通过所述倾斜面而容易地汇集到排出孔117侧。

如上所述，就本发明一个实施例的电凝集装置100而言，从外部供应的原水通过流入管150的喷射孔151向所述第一腔室111侧喷射，从而可以充满所述第一腔室111。

因此，充满所述第一腔室111的原水的水位可以缓慢上升，可以在保持均等水平的同时向配置有所述容纳构件120的第二腔室112侧流入。

然后，流入所述第二腔室112侧的原水可以通过配置于所述第二腔室112的两个电极板131、132及导电块140而执行电凝集反应，完成电凝集反应的处理水可以从第二腔室112越过所述侧壁114的上部端而流入第三腔室113侧。

即，流入所述第二腔室112的原水可以通过电凝集反应而变换成处理水，完成电凝集反应的处理水通过所述侧壁114的上部端进行溢流，从而可以移动到所述第三腔室113侧。其中，规定所述第三腔室113的内壁如上所述，可以是规定所述第二腔室112的侧壁114。

另外，在所述第三腔室113的底面，可以形成有至少一个出水孔116。这种出水孔116通过另外的配管而与后处理装置连接，从而通过电凝集反应而从原水凝集的污染物质可以移送到所述后处理装置，移送到所述后处理装置的污染物质可以被所述后处理装置处理。

另一方面，所述外壳110可以由绝缘体或不良导体构成。因此，所述外壳110可以防止在接入电源时，与配置于所述第二腔室112侧的两个电极板131、132的短路。

作为一个示例，所述外壳110可以由诸如塑料、混凝土、胶合板等的材质构成，但需要指出的是，并非限定于此，公知的绝缘体或不良导体均可使用。另外，在所述外壳110的外面，可以涂覆具有耐药品性、耐腐蚀性及电气绝缘中至少任意一种性质的涂层。因此，即使原水中包含重金属等，所述外壳110也可以防止所述重金属导致的表面损伤。

这种外壳110可以通过另外的支撑框架180而固定。另外，在本发明一个实施例的电凝集装置100包括所述支撑框架180的情况下，后述控制部170也可以固定于所述支撑框架180的一侧。

所述至少两个的电极板131、132及导电块140可以构成用于使原水中包含的污染物质凝集的电极部，在接入电源时可以相互电气连接。

因此，所述导电块140在接入电源时，可以在电解过程中溶出金属离子，所述金属离子可以与原水中包含的污染物质凝集及吸附。因此，所述原水中包含的污染物质可以凝集成团块形态的絮凝体(flocs)。

具体而言，如果通过所述至少两个的电极板131、132，向导电块140侧接入电源，则金属离子从导电块140溶解，从而可以生成氢氧化物。而且，通过上述过程生成的氢氧化物可以与原水中包含的胶状的物质等凝集而沉积。

即，原水中包含的污染物质与借助于电能而从导电块140溶出的金属阳离子实现电气中和，从而可以在发生凝集反应的同时，发生氧化、还原反应。因此，所述原水中包含的污染物质凝集成团块形态的絮凝体，从而可以容易地去除。这种电凝集原理是公知的内容，因而省略详细说明。

此时，本发明一个实施例的电凝集装置100不同于以往为了电凝集反应而以板状构成的多个电极板设置间隔地隔开配置的形态构成电极部，而是电极部可以由在执行功率电极作用的至少两个的电极板131、132之间配置的多个导电块140构成。

为此，如图3所示，在所述第二腔室112侧，可以配置有具有容纳空间的容纳构件120，在所述容纳空间侧，可以填充多个导电块140。另外，在所述容纳构件120的外侧，两个电极板131、132可以彼此相向地配置。其中，在所述电极板131、132配备三个以上的情况下，各个电极板可以适宜地配置于所述容纳构件120的外侧。

此时，所述容纳构件120可以包括贯通形成的至少一个第一穿过孔121，以便能够使原水从第一腔室111流入所述容纳空间侧。另外，所述容纳构件120可以包括贯通形成的至少一个第二穿过孔122，以便可以使通过所述第一穿过孔121流入的原水移到到所述电极板131、132侧。

作为一个示例，所述容纳构件120可以为上部开放的盒体形状。在这种情况下，所述第一穿过孔121可以在所述容纳构件120的底面形成，所述第二穿过孔122可以在与所述电极板131、132相向的容纳构件120侧部形成。

因此，通过所述第一穿过孔121而从所述第一腔室111流入容纳构件120内部的原水，可以包围所述容纳构件120中填充的导电块140的表面，通过所述第二穿过孔122而向两个电极板131、132侧移动，从而可以保持与两个电极板131、132接触的状态。

因此，如果向所述两个电极板131、132侧接入电源，则所述容纳构件120中填充的多个导电块140以原水为介质接入既定电压或既定电流，从而可以发生上述的电凝集反应。

在本发明中，所述容纳构件120及两个电极板131、132既可以为固定于所述外壳110的第二腔室112的形态，也可以能拆装地结合于所述外壳110的第二腔室112侧。

作为一个示例，如图4所示，所述外壳110可以在内面形成有用于支撑所述容纳构件120的错层部115，用于插入所述电极板131、132两侧端的插入槽118可以沿所述第二腔室112的高度方向凹入形成。其中，所述错层部115可以是区分上述第一腔室111及第二腔室112的基准位置，既可以沿所述外壳110的内侧面四周方向整体地形成，也可以部分地形成。

由此，插入于所述第二腔室112侧的容纳构件120的下部边缘侧可以被所述错层部115支撑，所述电极板131、132的两侧端可以插入于所述插入槽118。因此，所述两个电极板131、132可以在所述容纳构件120的外侧彼此相向地配置。

如上所述，就本发明一个实施例的电凝集装置100而言，所述容纳构件120及电极板131、132与外壳110能拆装地结合，从而当容纳构件120、电极板131、132及导电块140需要更换或清洁时，可以只将相应部分从外壳110简便地分离并进行相应作业。

但是，并非将所述容纳构件120、两个电极板131、132及外壳110的结合方式限定于此，可以应用公知的多样方式。作为一个示例，所述两个电极板131、132也可以一面直接固定于所述容纳构件120的一面。

另外，所述容纳构件120可以通过结合于所述外壳110的盖子190，覆盖开放的上部，约束构件(图上未示出)可以以紧固件为媒介而能拆装地连结于所述外壳110。在这种情况下，所述约束构件约束插入于所述第二腔室112侧的容纳构件120的上部边缘，从而可以防止所述容纳构件120脱离。

另一方面，所述多个导电块140如图5及图6所示，可以填充于所述容纳空间侧，使得至少一部分与相邻的其他导电块140彼此接触。此时，在彼此相邻的导电块140之间，可以形成有原水能够顺利经过的空隙。

由此，所述多个导电块140在接入电源时，可以通过接触的部分而相互直接导通，原水可以在穿过所述空隙的同时，利用从导电块140溶解的金属离子而生成氢氧化物。

如上所述，就本发明一个实施例的电凝集装置100而言，执行消耗电极作用的多个导电块140通过直接接触而构成一个块形态，从而电源可以通过所述两个电极板131、132而直接接入。

因此，本发明一个实施例的电凝集装置100与以往多个板形电极板设置间隔地隔开配置相比，可以在确保同等水平以上的水质的同时减少用电量，从而可以节省生产成本。

即，本发明一个实施例的电凝集装置100即使接入相同的电流或电压，与使用板形电极的以往相比，电压或电流相对降低，从而可以减少用电量，与以往相比，可以确保同等水平以上的良好水质。

这可以在下述表1中确认。

下述表1是本发明一个实施例的电凝集装置100与以往电凝集装置将海水当原水进行处理时的对各项目的结果值。

另外，下述实施例1至实施例3是在本发明一个实施例的电凝集装置100中，具有相同大小的多个导电块140按不同个数填充于容纳构件120的情形，比较例1是使用四边板形电极的以往电凝集装置中对各项目的结果值。

实施例1至实施例3及比较例的运转条件均为在处理流量以1m³/hr供应的状态下利用10a恒定电流运转14小时时间。

[表1]

正如在上表1中可以确认的，将导电块用作消耗电极的实施例1至实施例3，初始启动电压需要比比较例的初始启动电压相对更低的电压。

另外可以确认，将供应的电流恒定地保持在10a后，在经过14小时的状态下的启动电压，实施例1至实施例3及比较例均变化为比初始电压相对更高的电压。即，实施例及比较例均可确认，启动时间越增加，需要的电压值越增加。

此时，实施例1至实施例3在经过14小时的时间点的启动电压，表现出与比较例的初始启动电压相似或全部更低的电压值，sdi(污染指数)在实施例1至实施例3及比较例中均保持在3以下。

即，实施例1至实施例3和比较例在经过14小时的时间点表现出彼此类似的性能，但实施例1至实施例3在经过14小时的时间点的启动电压，表现出与比较例的初始启动电压相似或全部更低的电压值，因而可以确认实施例1至实施例3消耗的电量小于比较例。

另一方面，从实施例1至实施例3可以确认，容纳构件中填充的导电块的量越增加，则初始运转电压越低，但随着时间经过，运转电压越来越大幅上升。但是，即使在这种情况下，也可以确认耗电量比以往更小。

即，本发明一个实施例的电凝集装置100可以根据要处理的原水的种类、原水的处理容量及要求的水质sdi，适当地变更所述容纳构件120中填充的导电块140的量。作为一个示例，所述容纳构件120的内部空间既可以通过所述导电块140而完全充满，也可以只填充至一部分高度。

另外需要指出的是，接入所述两个电极板131、132的电流值或电压值可以根据与原水接触的导电块140的全体表面积而适宜地变更。

另一方面，所述导电块140如图9所示，可以具有包括圆柱、球、多棱锥或圆锥等的立体图形的形状，可以具有柱、球、多棱锥或圆锥等相互组合的立体图形的形状。

另外，所述导电块140可以贯通形成有至少一个通孔，以便能够增加与原水的接触面积。作为一个示例，所述导电块140如图9的(b)及图9的(c)所示，既可以为中空管的形态，也可以为贯通形成有多个通孔的多孔性形态。在这种情况下，所述导电块140即使具有与未形成有通孔的导电块相同的大小，也可以相对地进一步增加与原水的接触面积。

另一方面，所述容纳构件120可以由绝缘体或不良导体构成。由此，即使电源接入所述电极板131、132侧，所述容纳构件120也可以防止与所述电极板131、1332的电气短路。

作为一个示例，所述容纳构件120可以由诸如塑料、混凝土、胶合板等的材质构成，但需要指出的是，并非限定于此，公知的绝缘体或不良导体均可使用。

另外，所述容纳构件120可以在外面涂覆具有耐药品性、耐腐蚀性及电气绝缘性中至少任意一种性质的涂层。由此，即使包括原水中包含的重金属等，所述容纳构件120通过所述涂层而防止与重金属直接接触，从而可以预先防止所述重金属导致的容纳构件120的表面损伤。

另一方面，所述容纳构件120中填充的导电块140与电极板131、132之间的间隔可以具有适当间隔。因此，接入电源时，导电块140与两个电极板131、132可以在防止电气短路的同时，顺利接入电源。

为此，所述导电块140与电极板131、132之间的间隔可以为1～10mm，所述容纳构件120中形成有所述第二穿过孔122的部分的厚度可以为1～10mm。

在本发明中，执行功率电极作用的电极板131、132的个数可以配备一个或2个以上的多个，配置位置也可以适当地变更。

此时，所述电极板131、132及导电块140可以由铁、铝、不锈钢及钛中任意一种或他们相互组合的合金构成，以便在如上所述接入电源时，金属离子可以溶出，特别是执行功率电极作用的两个电极板131、132可以由诸如不锈钢或钛合金的不溶性材质构成，以便可以在良好地发生凝集反应的同时，提高处理水的水质。

但是需要指出的是，并非将所述电极板131、132及导电块140的材质限定于此，为了电凝集反应而可以用作电极的公知的多样材质均可使用。

另一方面，本发明一个实施例的电凝集装置100如图4至图6所示，可以在供原水流入的第一腔室111侧配置有用于产生泡沫的散气管160。

即，所述散气管160可以从外部接受供应空气，通过散气管160供应的空气可以从散气管160的内部喷出到外部。

因此，在从外部通过散气管160供应的空气从散气管160内部喷出到外部的过程中可以产生泡沫。

此时，所述散气管160可以配置于供所述容纳构件120配置的第二腔室112的下部侧。由此，所述泡沫可以供应到所述容纳构件120侧。

因此，所述泡沫可以妨碍电凝集装置100启动时通过电凝集反应生成的诸如高分子氢氧化物复合体(flocs)的絮凝体粘附于导电块140表面，或使这种情况实现最小化。因此，所述导电块140可以使表面粘附的絮凝体导致的反应性低下的情形实现最小化。

另外，所述泡沫可以去除在电凝集装置100启动的状态下粘附于导电块140表面的诸如絮凝体的污染物质。由此，可以延长导电块140的使用时间，可以保持既定的处理性能。

而且，当需要在电凝集装置100中断启动的状态下，去除粘附于所述导电块140表面的絮凝体时，即使不将所述容纳构件120从外壳分离，也可以通过所述泡沫，简便地去除粘附于导电块140表面的诸如絮凝体的污染物质。在这种情况下，从所述导电块140分离的污染物质可以通过在所述第一腔室111的底面形成的排出孔117排出到外部。

作为一个示例，所述散气管160如图8所示，可以是具有预定长度并沿长度方向贯通形成有多个吐出孔161的中空管，所述散气管160可以沿着与配置于所述第一腔室111的流入管150平行的方向配置。其中，所述散气管160既可以配置于与所述流入管150相同的高度，也可以配置于所述流入管150的上部或下部侧。

此时，所述吐出孔161的直径可以为0.1～10mm，以便能够产生适宜大小的泡沫。另外，所述散气管160与容纳构件120之间的间隔可以为5～100mm，优选地，可以为20～30mm。但是，并非将吐出孔161的直径、散气管160与容纳构件120之间的间隔限定于此，可以根据原水的全体处理容量而适当地变更。

另一方面，本发明一个实施例的电凝集装置100可以包括控制部170，所述控制部170用于控制诸如电源供应、切断电源、向所述电极板131、132接入的电源大小或电流密度等的全面动作。

上述本发明一个实施例的电凝集装置100可以应用于在利用电凝集原理而使原水中包含的污染物质凝集后用于过滤絮凝体的污染物质去除系统。

作为一个示例，所述污染物质去除系统如图10所示，可以包括供应原水的原水供应槽10、滤除絮凝体的分离膜槽30及电凝集装置100，所述电凝集装置100可以连接所述原水供应槽10与分离膜槽30。

其中，所述分离膜槽30可以是配置有至少一个过滤构件而用于从原水中去除所述电凝集装置100中产生的絮凝体的公知的过滤装置。而且，在所述电凝集装置100的前端，还可以连接有用于从所述原水供应槽10向电凝集装置100的第一腔室111侧顺利移送的泵20。

因此，从所述原水供应槽10供应的原水在穿过电凝集装置100的同时，原水中包含的污染物质借助于电凝集原理而凝集，从而可以提高所述分离膜槽30中的过滤效率。

但是，并非将所述污染物质去除系统的全体构成限定于此，还可以包括构成普通的水处理系统的公知的诸如沉淀槽、淤泥浓缩槽、脱水槽、逆渗透装置的追加性构成。

另外，上述的电凝集装置100可以用作海水淡化设备的预处理设备。

以上对本发明的一个实施例进行了说明，但本发明的思想不限定于本说明书中提示的实施例，理解本发明思想的本领域技术人员可以在相同的思想范围内，借助于构成要素的附加、变更、删除、追加等，容易地提出其他实施例，但这也属于本发明的思想范围内。