利用层状结构的水处理装置

技术领域

本发明涉及利用层状结构的水处理装置。

背景技术

国际海事组织(IMO，International Maritime Organization)加强了有关压舱水及排气领域的环境管制，从2020年1月1日开始，决定针对从事国际航海的所有船舶，在除排出管制海域之外的全世界所有海域中减少船舶用燃料的硫磺含量。根据该决定，作为引擎、辅助引擎及锅炉用燃料，船舶应使用硫磺含量为0.5％(m/m)以下的燃料油(天然气体或甲醇燃料)，或者需要使用具有等同效果的排气后处理装置。

作为在船舶中使用的对在化学染料的燃烧过程中发生的燃烧气体、有害气体及废气进行吸收或氧化处理的排气后处理装置，可以考虑湿式废气处理柜(Scrubber)。但是，在此情况下，将面临难以处理湿式废气处理柜所使用并排出的废水(废纯净水)，的问题尤其，废水的pH值、PAHs、浊度及硝酸盐含量均被视为管制对象。

由此，有关废水处理的技术必要性的增加，作为废水的处理方法，可考虑如下方法，即，利用沉淀、过滤等的物理处理方法、通过投入化学药品来进行基于化学反应的处理的化学处理方法以及利用微生物来分解处理有机物的生物处理方法等。

本发明的发明人长时间研究用于有效处理器废水的水处理装置，并经过反复试验完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，提供以可排出的状态能够对废水进行净化的利用层状结构的水处理装置。

在可从以下的详细说明及其效果轻松推论的范围内，可以追加考虑本发明未明示的其他目的。

根据本发明的一实施方式，本发明提供的利用层状结构的水处理装置包括：第一处理槽，包括多个倾斜板，用于使被处理水通过相邻的上述倾斜板之间；以及第二处理槽，设置在上述第一处理槽的后端，用于收容上述被处理水，向内部供给气泡，上述多个倾斜板包括交替配置的阳极板及阴极板，上述被处理水通过上述阳极板及上述阴极板之间。

上述倾斜板可包括支撑板，上述阳极板及上述阴极板可以与上述支撑板相结合。

上述倾斜板能够以可拆装的方式设置在上述第一处理槽。

在上述第一处理槽的内侧壁可形成引导槽，上述倾斜板的侧面相对于上述引导槽进行滑动。

本发明还可包括：第一排出部，与上述第一处理槽相结合，以排出向上述第一处理槽的下侧收集的第一污染物质；以及第二排出部，与上述第二处理槽相结合，以排出向上述第二处理槽的上侧上浮的第二污染物质。

本发明还可包括管线混合器，上述管线混合器设置在上述第一处理槽的前端，用于混合上述被处理水与药品。

本发明还可包括用于过滤通过上述第二处理槽的上述被处理水的过滤装置。

在上述第一处理槽与上述第二处理槽之间可形成隔板，通过上述第一处理槽的上述被处理水可越过上述隔板的上部向上述第二处理槽移送。

本发明还可包括漂浮式收集部，上述漂浮式收集部漂浮在上述第二处理槽内的上述被处理水上，用于收集向上述第二处理槽的上侧浮上的污染物质。

上述漂浮式收集部可包括：环状的漂浮体，漂浮在上述被处理水的水面；金属材质的管，与上述漂浮体的内侧相结合，用于收容上述污染物质；以及柔性软管，与上述管相连接，用于使上述污染物质进行移动。

本发明还可包括阀，上述阀设置在上述金属材质的管，用于开闭上述金属材质的管与上述柔性软管之间的通路。

根据本发明的实施例，可以有效地净化废水。

另一方面，即使是在此并未明确提及的效果，在通过本发明的技术特征所实现的以下说明书中所记载的效果及其暂时性的效果可按与在本发明的说明书中所记载的内容相同地处理。

附图说明

图1为示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

图2为放大图1的一部分的图。

图3至图5为具体示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置中的倾斜板的图。

图6及图7为具体示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置中的可拆装的倾斜板的图。

图8为示出本发明再一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

图9为示出本发明另一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

图10为示出本发明还有一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

图11为示出图10的水处理装置的漂浮式收集部的图。

图12及图13为示出图10的水处理装置倾斜时的漂浮式收集部的图。

参照附图，理解本发明的技术思想，本发明的发明要求保护范围并不限定于此。

具体实施方式

在说明本发明的过程中，相关的公知功能对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的，当判断为本发明的说明使本发明的主旨不清楚时，将省略对其的详细说明。

在本说明书中所使用的术语仅用于说明特定实施例，而并不限定本发明。除非在文脉上明确表示，否则单数的表达也包括复数的表达。应当理解的是，在本说明书中“包括”或“具有”等术语用于指定说明书上所记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们组合的存在，而并非预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们组合的存在。

以下，参照附图，详细说明本发明的利用层状结构的水处理装置的实施例，当参照附图进行说明时，对相同或类似的结构要素赋予相同的附图标记，并省略对其的重复说明。

图1为示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置的图，图2为示出放大图1的一部分的图。

参照图1及图2，本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置包括第一处理槽100及第二处理槽200。第一处理槽100及第二处理槽200可通过收容被处理水W来对被处理水W进行净化处理。首先，被处理水W通过第一处理槽100，在第一处理槽100中得到净化之后向第二处理槽200流入。

被处理水W作为废水，可包含污染物质，污染物质可包含氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、漂浮物质(SS，Suspended Solid)、多环芳烃(PAHs，Polycyclic AromaticHydrocarbons)及油性物质等。被处理水W可从多种排出地供给，例如，废水可以为从船舶的废弃处理柜中排出的废纯净水。

第一处理槽100作为利用层状(lamella或lamellar)结构的处理槽，包括多个倾斜板100。其中，层状结构作层形状的结构，可以为多个板层叠的结构。即，第一处理槽100的层状结构由相互平行的多个倾斜板110层叠而成，在相邻的倾斜板110之间可形成规定的间隔。相邻的倾斜板110的间隔可以为约5cm，但并不限定于此。

在多个倾斜板110中，被处理水W可通过相邻的两个倾斜板110之间。这种多个倾斜板110可通过凝集被处理水W内的污染物质来使其沉淀。被处理水W可通过相邻的两个倾斜板110之间并可沿着倾斜板110进行移动，固形化或聚集(flock)化的污染物质S1(以下，称为“第一污染物质S1”)可沿着倾斜板110向下移动并沉淀。沉淀的第一污染物质S1可通过设置在第一处理槽100的第一排出部120排出。

多个倾斜板110可包括阳极板112及阴极板113。阳极板112与阴极板113可以交替配置。在此情况下，被处理水W可通过阳极板112与阴极板113之间，通过阳极板112与阴极板113，被处理水W内的污染物质可被分解。污染物质可通过电凝(electro-coagulation)、电解浮选(electro-flotation)及电解(electrolysis)(电氧化)等方式去除。

即，除了凝集污染物质外，多个倾斜板110可具有对污染物进行电化学处理的作用。

阳极板112及阴极板113可以为可溶性电极，可由铁、铝及铅等金属形成。根据阳极板112及阴极板113，可通过电凝(electro-coagulation)及电解浮选(electro-flotation)的方式去除污染物质。尤其，可去除氮氧化物(NOx)及硫氧化物(Sox)成分的污染物质。

电源与阳极板112及阴极板113相连接来向阳极板112及阴极板113施加电流，电流起到引发化学反应的电推进力的作用。并且，向第一处理槽100投入包含氯化钠(NaCl)的额外的电解质，当被处理水W源自海水时，被处理水W可用作电解质。

阳极板112溶解并溶出金属离子。所溶出的多价的金属离子可通过与从阴极中产生的氢氧化基相结合来形成带有正电荷的金属水合物(金属盐)。金属盐可吸附被处理水W中带有负电荷的污染物质。进而，若以螯合物形态通过连续的吸附来增加质量，则可生成沉淀，所沉淀的物质可被去除。由此，可降低浊度。

另一方面，在阴极板113中可产生氢气体或氧气，这种气体可使污染物质上浮。

当阳极板112为铝时，如Al(OH)

并且，在硝酸盐的情况下，可通过基于自由电子的还原来以氮气体形态脱气。与此相关的化学反应示例如下。

当阳极板112为铁时，生成如Fe(OH)

阳极板112可由不溶性电极(DSA，Dimensionally Stable Anode)形成，阴极板113可由钛形成。作为不溶性电极的阳极板112可通过在多孔性钛板涂敷二氧化钌(RuO

电源与阳极板112及阴极板113相连接来向阳极板112及阴极板113施加电流，电流起到引发化学反应的电推进力的作用。并且，向第一处理槽100投入包含氯化钠(NaCl)的额外的电解质，当被处理水W源自海水时，被处理水W可用作电解质。

电氧化反应大体可存在污染物质的直接氧化和间接氧化反应。

通过直接氧化，污染物质在阳极板112表面直接分解。具体地，在阳极板112通过物理、化学吸附的氢氧化基团(OH·)或活性氧(MO

通过间接氧化，介质(电解质)与阳极板112发生反应来生成氧化剂，氧化剂分解污染物质。作为氧化剂，可生成臭氧、氯、过氧化物、次氯酸盐及双酸过氧化物等。这种氧化剂可氧化被处理水W内的有机污染物质(例如，多环芳烃(PAHs))。与此相关的化学反应式如下。

2Cl

Cl

HOCl→H

H

2·OH→H

H

O

例如，阳极板112与阴极板113交替配置，被处理水W通过阳极板112与阴极板113之间，由此，被处理水W内的污染物质可通过电凝(electro-coagulation)、电解浮选(electro-flotation)及电解(electrolysis)(电氧化)等电化学方式处理。

结果，在层状结构中，污染物质的一部分可借助重力沉淀，污染物质的一部分通过电凝或电浮上方式沉淀，所沉淀的污染物质可通过第一排出部120排出。并且，可通过电解(电氧化)方式分解污染物质一部分(有机性污染物质)。

图3至图5为具体示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置中的倾斜板110的图。

参照图3，倾斜板110可包括支撑板111、阳极板112及阴极板113。支撑板111可由绝缘体或导体(金属)材质形成，当支撑板111为绝缘体时，支撑板111可以不对基于阳极板112及阴极板113的电化学反应产生影响。当支撑板11由导体(金属)材质形成时，可由不参与基于阳极板112及阴极板113的电化学反应的金属形成。支撑板111可由不锈钢材质形成。另一方面，支撑板11均可包括绝缘体及导体，例如，可通过在金属板涂敷绝缘体物质来形成。

阳极板112及阴极板113可以与支撑板111相结合。即，倾斜板110可以为由阳极板112、支撑板111及阴极板113形成的结合板。结合板可具有支撑板111的两部面分别结合阳极板112和阴极板的结构。多个结合板可相互隔开配置。由此，通过结合板之间的被处理水W可通过上述电化学方式处理。

参照图4，在没有支撑板111的情况下，倾斜板110自身也可以为阳极板112及阴极板113。即，阳极板112与阴极板113可交替配置。由此，通过阳极板112与阴极板113之间的被处理水W可通过上述电化学方式处理。

参照图5，图4结构还可包括支撑板111。但是，与图3结构不同，倾斜板110并不是结合板的形态，多个倾斜板110中的一部分可用作阳极板112及阴极板113，而剩余部分可用作支撑板111。这种支撑板111可由包含绝缘体的材质形成。由此，通过阳极板112与阴极板113之间的被处理水W可通过上述电化学方式处理。

图6及图7为具体示出本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置中的可拆装的倾斜板110的图。

如图6及图7所示，倾斜板110以可拆装的方式设置在第一处理槽100。倾斜板110的寿命有限，因此，可更换功能性降低或用尽寿命的倾斜板110。并且，当倾斜板110包括阳极板112、阴极板113时，需要周期性地更换起到电极功能的倾斜板110。另一方面，多个倾斜板110可以单独更换。

参照图6，倾斜板110可通过第一处理槽100的上部面拆装。具体地，参照图6的(a)部分及图6的(b)部分，在第一处理槽100可设置引导槽130，倾斜板110可沿着引导槽130滑动。引导槽130能够以具有与倾斜板110的倾斜角度相同的倾斜角度的方式形成于第一处理槽100的两侧面。并且，参照图6的(c)部分，针对一个倾斜板110，可形成一对引导槽130，但并不限定于此。

参照图7，倾斜板110可通过第一处理槽100的侧面拆装。在第一处理槽100的侧面设置与倾斜板110的形状相对应的出入口140，可通过出入口140拆装倾斜板110。其中，本发明还可包括用于覆盖出入口140的盖部。

在第一处理槽100内部可设置紧固部150，紧固部150可形成于与形成有出入口140的侧面的相反的侧面。在此情况下，当倾斜板110通过出入口140向第一处理槽100的内部进入时，倾斜板110的一侧面可紧固在紧固部150。并且，当倾斜板110分离时，首先从紧固部150分离后，可通过出入口140向外部引出。

再次参照图1及图2，在第一处理槽100中，污染物质可通过第一排出部120排出，沿着倾斜板110移动的被处理水W向设置于第一处理槽100的后端的第二处理槽200进行移动并被收容。

在第一处理槽100与第二处理槽200之间可设置隔板300，被处理水W越过隔板300的上部，从第一处理槽100向第二处理槽200移送。即，被处理水W可通过在隔板300的上部溢流(over flow)来向第二处理槽200移动。

第二处理槽200可以为加压浮上槽(DAF)。即，可通过喷嘴210向第二处理槽200供给微气泡B，微气泡B可以使被处理水W内的污染物质上浮。在被处理水W向第二处理槽200流入之后，被处理水W内所含有的污染物质可以与微气泡B相接触，由此，微气泡B可围绕污染物质并使其上浮。

浮上的污染物质S2(以下称为“第二污染物质”)，即，浮上的第二污染物质S2可通过分离器(skimmer)220捕集。本发明可包括循环分离器的刮削器(scraper)。刮削器可通过刮削浮上的第二污染物质S2来向第二排出部230移送，并通过第二排出部230向外部排出。

在第二处理槽200中处理的被处理水W被处理完之后，可从第二处理槽200向处理水槽20移送。并且，在第二处理槽200中处理的被处理水W可向过滤槽50移送并被过滤处理。

微气泡B由气体(臭氧、空气、氧气等)和包围上述气体的膜形成，微型尺寸的气泡的直径可以为100μm以下。并且，纳米尺寸的气泡的直径可以为900nm以下。

第二处理槽200可以与用于供给微气泡B的气泡供给器相结合，气泡供给器可包括气泡发生部G、气泡管线BL及喷嘴210等。气泡发生部G可包括溶解槽及气体提供部。只是，气泡发生部的细部结构可根据设计改变。

溶解槽可收容在第二处理槽200中处理的被处理水W的一部分。被处理水W可通过循环泵P3的工作向溶解槽内部流入。这种循环泵P3可设置在与第二处理槽200相连接的循环管线CL上。代替处理水，在溶解槽中可收容海水，在此情况下，通过额外的泵的工作，海水可向溶解槽流入。

气体提供部可向溶解槽供给氧气、空气及臭氧等气体。气体提供部可包括空气压缩机(压缩机)和/或加压机。向溶解槽内提供的气体可在溶解槽内的被处理水W(或海水)混合或溶解。

气泡管线BL作为在溶解槽与第二处理槽200相连接的管，可向第二处理槽200的内部移送微气泡B。在气泡管线BL的端部可设置喷嘴210。

喷嘴可位于第二处理槽200内部，喷嘴可形成多个。喷嘴可向第二处理槽200内排出被处理水W及微气泡B。

另一方面，本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置可包括原水槽10、处理水槽20、混合器30及控制部40等。并且，本发明一实施例的利用层状结构的水处理装置还可包括均收容上述结构的容器1。

原水槽10作为存储并完全没被处理的被处理水(原水SW)的水槽，原水槽10可以与第一处理槽100直接或间接连接。存储在原水槽10中的原水SW可以为从船舶的废气处理柜中排出的废水，但并不限定于此。原水供给管线L1可以与原水排出地相连接，设置在原水供给管线L1的原水阀V1可调节原水供给量。

其中，为了说明的便利，区分说明了原水SW与被处理水W，实质上，原水SW与被处理水W为相同的概念。

在从原水槽10向第一处理槽100移送原水SW的原水管线L2可设置泵P1，从而可以移送原水SW，可在原水管线L2设置压力计及流量计等。

处理水槽20作为存储处理完的被处理水(处理水TW)的水槽，处理水槽20可与第二处理槽200直接或间接连接。存储在处理水槽的处理水TW可向海洋排出或为了被处理水W的处理而进行循环。

混合器30为用于混合原水SW与药品A的装置。混合器30可设置在使原水SW移动的原水管线L2上。混合器30作为急速混合器，可以为管线混合器(linemixer)或管线冷凝混合器。药品A可包含有机或无机凝集剂。例如，药品A可包含聚合氯化铝(PAC)。药品A可存储在药品罐T，之后，通过药品阀V2及药品泵P2的工作向混合器30流入。混合器30通过混合原水SW与药品A来实现良好的固形化或聚集化。若实现良好的固形化或聚集化，则可提高在第一处理槽100中的沉淀效率，可提高在第二处理槽200中的浮上效率。

混合器30可包括收容部31和混合部32，收容部31用于收容原水SW与药品A，混合部32用于混合原水SW与药品A。只是，混合器30的细部结构并不限定于此，可根据设计改变结构。

在混合器30与第一处理槽100之间可设置阀V3，从而可调节从混合器30向第一处理槽100移送的被处理水W的量。

被处理水W经过第一处理槽100及第二处理槽200被处理。在第二处理槽200中处理的被处理水W可通过泵P3向气泡发生部G(溶解槽)流入，或者可通过处理水管线L3向处理水槽20移送。在处理水管线L3上设置处理水阀V4，从而可调节被处理水W的移送量。

另一方面，在第一处理槽100中收集的第一污染物质S1可通过第一排出部120向外部排出，第一排出部120可包括排出管线及阀。在第二处理槽200中收集的第二污染物质S2可通过第二排出部230向外部排出。第二排出部230可包括与分离器的位置相对应的沉淀物收集部、沉淀物管线SL及沉淀物泵P4。通过沉淀物泵P4的工作，被沉淀物收集部收集的第二污染物质S2可沿着沉淀物管线SL向外部排出。

第一排出部120及第二排出部230的细部结构并不限定于此，可根据设计改变结构。

控制部40为用于控制各种阀、各种泵等的结构。阀及泵可通过控制部40自动驱动。

图8为示出本发明再一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

参照图8，第二处理槽200的底部面可高于第一处理槽100的部底面。在此情况下，相比于图1及图2的实施例，当被处理水W向隔板300的上部溢流来向第二处理槽200越过时，下降的高度可降低。

图9为示出本发明另一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。

参照图9，本发明另一实施例的利用层状结构的水处理装置还可包括过滤装置。过滤装置可包括设置在第二处理槽200后端的过滤槽50及位于过滤槽内的过滤器55。过滤器55可包括膜生物反应器(MBR，membrane bioreactor)、微滤机(MF，micro filtration)、超滤设备(UF，ultra filtration)、纳滤设备(NF，nano filtration)及离子交换树脂中的至少一种。过滤器55可浸渍在过滤槽50内的被处理水W中。

第二处理槽200与过滤槽50可通过处理水管线L3连接，过滤槽50可通过追加管线L4与处理水槽(图9中未图示)相连接。追加管线L4可以与过滤器55直接连接，可通过设置于追加管线L4的泵的驱动来进行过滤。

另一方面，与图9不同，过滤装置还可包括位于图1及图2的处理水槽20内的过滤器。

图10为示出本发明还有一实施例的利用层状结构的水处理装置的图。图11为示出图10的水处理装置的漂浮式收集部的图。图12及图13为示出图10的水处理装置倾斜时的漂浮式收集部的图。

参照图10，本发明还有一实施例的利用层状结构的水处理装置包括第一处理槽100及第二处理槽200。以下，主要说明与上述说明的一实施例的不同点。

在第二处理槽200中，可通过喷嘴210供给微气泡B，喷嘴210可设置在第二处理槽20的前方。在第二处理槽200可设置以使被处理水W逐渐向上移动的方式倾斜的接触壁240，喷嘴210可设置在接触壁240的前方。通过接触壁240，被处理水W与微气泡B相接触的时间可以延长。在被处理水W内含有的污染物质(在上述实施例中称之为第二污染物质)可向第二处理槽200的上侧上浮。

浮上的污染物质可被分离器(skimmer)220捕集。本发明可包括循环分离器的刮削器(scraper)。刮削器可通过刮削浮上的污染物质来向排出部230移送，可通过排出部230向外部排出。排出部230可位于第二处理槽200内。

本发明又一实施例的利用层状结构的水处理装置还可包括漂浮式收集部400。

漂浮式收集部400在第二处理槽200内的上述被处理水W上漂浮，可收集向上述第二处理槽200的上侧上浮的污染物质。漂浮式收集部400可漂浮在接触壁240与排除部230之间。漂浮式收集部400可以与上述排出部230相连接，漂浮式收集部400所收集的污染物质可向排出部230移动。

被处理水W可在第二处理槽200内晃动，因此，在被处理水W的上部上浮的污染物质可被收集到漂浮式收集部400内部。另一方面，漂浮式收集部400可以与吸入器(未图示)相连接，通过吸入器的工作，漂浮式收集部400可吸入污染物质。当吸入污染物质时，被处理水W也可以一同被吸入。

参照图11，漂浮式收集部400还可包括漂浮体410、管420、软管430及阀440。

漂浮体410为漂浮在被处理水W的水面T的环状物体。如游泳圈，漂浮体410可通过在内部具有空气来漂浮。环状的漂浮体410可在内侧具有开口411，污染物质可通过漂浮体410内侧的开口411收集。被处理水W可以与污染物质一同被收集。

管420作为与漂浮体的内侧相结合来收容污染物质的结构，可由坚硬(rigid)的材质，尤其，可由金属材质形成。例如，管420可由不锈钢制成。管420可收容向漂浮体410的内侧收集的污染物质并使其向下侧移动。图11中，管420呈漏斗形状，但管420的形状并不限定于此。

软管430作为形成于管420来移动污染物质的结构，可由柔性材质形成。例如，软管430可由橡胶材质形成。软管430以长的方式形成，使得漂浮体410可以自由地漂浮在被处理水W的水面T。软管430可以与排出部230相连接，使得污染物质可通过软管430向排出部230移动。

阀440可设置在管420，可用于开闭管420与软管430之间的通路。当阀440开放通路时，被处理水W与污染物质经由软管430移动至排出部230，当阀440关闭通路时，被处理水W与污染物质将无法移动。在这种阀440的作用下，可调节被处理水W的水位。即，漂浮式收集部400可包括发440，由此，除收集污染物质、使其移动的功能之外，还可一同执行调节被处理水W的水位的功能。

参照图12及图13，水处理装置可设置在船舶等的移动单元内，随着上述移动装置的晃动，水处理装置可以倾斜。即使水处理装置倾斜，漂浮体410也可处于漂浮在水面T的状态，因此，并不会发生倾斜，且可维持原来的水平状态。如图12所示，即使水处理装置向前倾斜，或者如13所示，即使水处理装置向后倾斜，这种漂浮体410也可以相同地发挥出状态维持功能。由此，即使水处理装置倾斜，与水处理装置的倾斜无关，漂浮式收集部400也可继续收集污染物质。

并且，当水处理装置产生严重倾斜时，漂浮式收集部400可通过大量收集(吸入)被处理水W来降低被处理水W的水位。当水处理装置的倾斜得到缓和时，可通过关闭阀440来使漂浮式收集部400不再收集(吸入)被处理水W，从而可提高被处理水W的水位。

以上，本发明的保护范围并不局限于明确说明的实施例的记载和表达。并且，再次说明，在本发明所属技术领域中显而易见的变更或置换并不限定本发明的保护范围。