KR100270924B1 - Supercritical water oxidation apparatus for treating waste water - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생활폐수와 산업폐수를 초임계 상태에서 촉매와 공기 또는 산소만 이용할 뿐 응집제, 중화제, 산화제와 같은 시약을 전혀 사용하지 않고 슬러지 발생량을 극소화시킬 뿐 아니라, 고온 고압상태로 분출되는 수증기로 증기터빈을 가동시켜 발전하며 폐열로 지역 난방도 가능함은 물론 폐수를 고도정화처리 할 수 있는 초임계 습식 산화장치에 관한 것이다.The present invention utilizes only the catalyst and air or oxygen in the supercritical state of domestic wastewater and industrial wastewater, and minimizes sludge generation without using any reagents such as flocculant, neutralizing agent, and oxidizing agent. It is a supercritical wet oxidizer that generates electricity by operating a steam turbine and enables district heating with waste heat, as well as highly purified wastewater.

Description

폐수처리용 초임계 습식 산화장치.Supercritical Wet Oxidizer for Wastewater Treatment.

본 발명은 생활폐수와 산업폐수를 초임계 상태에서 촉매와 공기 또는 산소만 이용할 뿐 응집제, 중화제, 산화제와 같은 시약을 전혀 사용하지 않고 슬러지 발생량을 극소화시킬 뿐 아니라, 고온 고압상태로 분출되는 수증기로 증기터빈을 가동시켜 발전하며 폐열로 지역 난방도 가능함은 물론 폐수를 고도정화처리 할 수 있는 초임계 습식 산화장치에 관한 것이다.The present invention utilizes only the catalyst and air or oxygen in the supercritical state of domestic wastewater and industrial wastewater, and minimizes sludge generation without using any reagents such as flocculant, neutralizing agent, and oxidizing agent. It is a supercritical wet oxidizer that generates electricity by operating a steam turbine and enables district heating with waste heat, as well as highly purified wastewater.

산업 선진국에서는 염색폐수, 피혁폐수, 제지폐수, 축산폐수, 석유화학폐수를 비롯한 산업폐수와 생활폐수의 발생량이 크게 증대되어 양질의 수도원수, 공업용수와 농업용수의 공급을 원활하게 하기 위하여 폐수처리에 막대한 예산을 투입하고 있는 실정이다.In industrialized countries, the amount of industrial wastewater and domestic wastewater including dyeing wastewater, leather wastewater, paper wastewater, animal husbandry wastewater, and petrochemical wastewater is greatly increased, and wastewater treatment is used to smoothly supply high-quality monasteries, industrial water, and agricultural water. It is putting a huge budget into it.

그러나 폐수의 고도정화처리에는 아직도 응집제 중화제와 산화제 등과 같은 시약을 대량 투입하여 경제성을 악화시키고 시약투입에 의한 수질오염도 문제가 되고 있다. 뿐만 아니라 현재 활성오니를 이용하는 생물학적 폐수처리를 비롯한 모든 폐수정화처리에는 대량의 슬러지를 발생되는데 이 슬러지를 매립하게되면 토양과 지하수가 오염되며, 소각하면 산화질소(NOx)와 다이옥신과 같은 유독가스가 발생되어 대기 및 환경오염이 유발되는 문제점이 있다.However, in the high purification process of wastewater, the amount of reagents such as coagulant neutralizer and oxidizing agent is added in a large amount to deteriorate the economic feasibility, and water pollution by reagent addition is also a problem. In addition, all wastewater purification treatments, including biological wastewater treatment using activated sludge, generate a large amount of sludge. Landfilling of this sludge contaminates soil and groundwater, and incineration of toxic gases such as nitrogen oxides (NOx) and dioxins There is a problem that caused air and environmental pollution.

따라서, 본 발명은 생활폐수, 산업폐수, 농ㆍ축산폐수와 같은 각종 폐수를 초임계 상태에서 촉매와 공기 또는 산소만 이용하여 폐수를 고도정화 처리할 수 있으며, 응집제, 중화제, 산화제와 같은 시약을 전혀 사용하지 않으므로 슬러지의 발생량을 극소화시킬 수 있는 초임계 습식 산화장치를 제공함을 목적으로 한다.Therefore, the present invention can be highly purified treatment of wastewater using only catalyst and air or oxygen in supercritical state for various wastewaters such as domestic wastewater, industrial wastewater, agricultural and livestock wastewater, and reagents such as flocculant, neutralizing agent and oxidizing agent. It is an object of the present invention to provide a supercritical wet oxidizer capable of minimizing the amount of sludge generated since it is not used at all.

또한, 고온 고압상태로 분출되는 수증기를 이용하여 증기터빈을 가동시켜 전기에너지를 발생시키도록 함으로써 펌프 및 전열히터의 보조전원으로 이용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.In addition, it is intended to be used as an auxiliary power source of the pump and the electric heater by operating a steam turbine to generate electrical energy by using steam that is ejected at high temperature and high pressure.

또한, 약 400℃ 전후의 폐열을 이용하여 지역 난방을 할 수 있도록 함을 목적으로 한다.In addition, the purpose is to enable the district heating by using the waste heat around 400 ℃.

상기목적을 달성하기 위하여 폐수와 공기(또는 산소)를 각각 100kg/㎠이상의 압력으로 공급할 수 있는 폐수가압 펌프와 가스 부스터(gas booster)펌프와, 폐수를 400℃ 이상의 일정 온도로 예열할 수 있는 예열오븐과, 히터와 복수 개의 하니컴 촉매판이 설치된 반응탑 그리고 발전용 증기터빈으로 구성된다.To achieve the above purpose, a waste water pressure pump and a gas booster pump capable of supplying waste water and air (or oxygen) at a pressure of 100 kg / cm 2 or more, respectively, and preheating to preheat the waste water to a constant temperature of 400 ° C. or higher. It consists of an oven, a reaction tower equipped with a heater, a plurality of honeycomb catalyst plates, and a steam turbine for power generation.

상기에서 예열오븐과 반응탑은 물의 임계온도(Tc=374.2℃)를 초월한 약 400℃의 온도를 항온 유지하도록 함으로써 고압으로 가압 공급되는 폐수가 초임계 상태에서 습식 산화처리되도록 한다.In the preheating oven and the reaction tower to maintain a constant temperature of about 400 ℃ beyond the critical temperature of the water (Tc = 374.2 ℃) to be subjected to wet oxidation in the supercritical state of the wastewater pressurized.

본 발명에서 반응탑은 1개 또는 그 이상의 복수개로 연결하여 각종 폐수가 충분히 처리되도록 하고 각 연결관에는 벨로우즈와 역류방지밸브인 체크밸브(check vevle)를 연결하여 각 장치간의 높낮이 차이나 유동 및 진동을 극복하도록 하고, 또한 압력차이에 따른 역류를 방지하도록 한다.In the present invention, the reaction tower is connected to one or more plural to allow various wastewater to be sufficiently treated, and to connect the bellows and the check valve which is a non-return valve to each connection pipe, so that the height difference or flow and vibration between the devices can be achieved. To overcome, and to prevent backflow due to pressure differences.

폐수를 고온 고압의 초임계 상태에서 습식 산화시키는 원리를 이용하는 본 발명, 초임계 습식산화(super critical water oxidation : SCWO)장치는 앞에서 언급한 시약을 전혀 사용하지 않을 뿐만 아니라 초임계 상태의 폐수에 녹아있는 유기물이나 중금속 등을 산화 분해시키고 침전시켜 폐수를 정화처리 함으로써 처리시약에 의한 2차 오염이나 대기오염을 유발시키지 않으며 슬러지 발생도 극소화시키게 되는 장점을 지니고 있다.The super critical water oxidation (SCWO) device of the present invention, which utilizes the principle of wet oxidation of waste water in a supercritical state at high temperature and high pressure, does not use any of the aforementioned reagents, but also dissolves in supercritical wastewater. By oxidatively decomposing organic matters or heavy metals and precipitating them, the waste water is purified and treated, which does not cause secondary pollution or air pollution by treatment reagents, and minimizes sludge generation.

본 발명 폐수처리용 초임계 습식 산화장치는 열효율도 높아 20,000ppm 이상의 고농도 폐수를 정화처리 할 경우에는 약 400℃이상의 고온과, 약 100kg/㎠ 이상의 고압으로 분출되는 수증기로 발전용 증기터빈을 가동시켜 발생하는 발전 전력으로 자가운전도 가능하며 동시에 폐열은 난방과 온수로 이용하는 특히 우수한 장점을 지니고 있다.The supercritical wet oxidizer for wastewater treatment of the present invention has high thermal efficiency and, when purifying high concentration wastewater of 20,000 ppm or more, operates a steam turbine for power generation with steam emitted at a high temperature of about 400 ° C. and a high pressure of about 100 kg / cm 2 or more. Self-operation is also possible with generated power generation, while waste heat has particularly good advantages of heating and hot water.

따라서 초임계 습식 산화를 이용하는 폐수정화처리는 각종 산업폐수, 생활폐수, 농ㆍ축산페수의 고도정화처리에 가장 우수한 기능을 가지고 있으며, 이와 같은 특별한 장점을 가진 폐수처리용 초임계 습식 산화장치의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Therefore, the wastewater purification treatment using supercritical wet oxidation has the most excellent function in the advanced purification treatment of various industrial wastewater, domestic wastewater, agricultural and livestock wastewater, and it is desirable to use the supercritical wet oxidation apparatus for wastewater treatment having such special advantages. An embodiment is described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1 - 본 발명의 구성도.1-a block diagram of the present invention.

도 2 - 본 발명의 반응탑의 평면도.2-a plan view of the reaction tower of the present invention.

도 3 - 본 발명 예열오븐의 확대 단면도.3-an enlarged cross-sectional view of the present invention preheating oven.

도 4 - 본 발명 예열오븐과 반응탑의 냉각구조 분해 단면도.4 is an exploded cross-sectional view of the cooling structure of the present invention preheating oven and reaction tower.

도 5 - 본 발명 전열히터의 체결 전 단면도.5 is a cross-sectional view before the fastening of the electric heater of the present invention.

도 6 - 본 발명 전열히터의 체결 후 단면도.6 is a cross-sectional view after the fastening of the heat transfer heater of the present invention.

도 7 - 본 발명의 전원(전력) 이용도.7-Power (Utility) Utilization Diagram of the Invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

(2)--폐수 (4)--폐수조(2)-waste water (4)-waste water tank

(6)--예열오븐 (8)--폐수 가압펌프(6)-Preheating Oven (8)-Waste Water Pressurized Pump

(10)(12)--반응탑 (14)--가스터빈 발전기(10) (12)-reaction tower (14)-gas turbine generator

(16)--가스 부스터 펌프 (18)(24)(30)(46)--연결관(16)-Gas Booster Pump (18) (24) (30) (46)-Connector

(20)(26)(32)(48)--벨로우즈 (22)(28)(34)(50)--체크밸브(20) (26) (32) (48)-Bellow (22) (28) (34) (50)-Check Valve

(36)--배출관 (40)--정압밸브(36)-Drain tube (40)-Static pressure valve

(42)--열교환기 (44)--가스 압축 탱크(42)-Heat Exchanger (44)-Gas Compression Tank

(52)(54)(56)--전열히터 (58)(60)(62)(64)--드레인 밸브(52) (54) (56)-Electric Heater (58) (60) (62) (64)-Drain Valve

(66)(68)(70)(72)--드레인 관 (74)--압력계(66) (68) (70) (72)-Drain Tube (74)-Pressure Gauge

(76)--안전밸브 (78)(80)(82)--서모스탯(76)-Relief Valve (78) (80) (82)-Thermostat

(84)--받침간 (86)--바닥(84)-base (86)-bottom

(88)--받침편 (90)--통공(88)-Base (90)-Public

(92)--(세라믹)하니컴 촉매판 (94)--덮개(92)-(Ceramic) Honeycomb Catalyst Plate (94)-Cover

(96)--수조 (98)(100)-플렌지(96)-Tank (98) (100) -Flange

(38)(102)--볼트 (104)(158)--너트(38) (102)-Bolt (104) (158)-Nut

(106)--와셔 (108)--오링(106)-Washer (108)-O-Ring

(114)(116)(118)(120)(122)(124)--요입홈(114) (116) (118) (120) (122) (124)-Indentation groove

(110)(112)--볼트공 (126)(128)--덮판(110) (112)-Bolt Ball (126) (128)-Cover

(130)(132)--냉각수로 (134)--수냉펌프(130) (132)-Cooling Canister (134)-Water Cooling Pump

(136)--급수관 (138)(140)--출수관(136)-Water Pipe (138) (140)-Water Pipe

(142)--구리 가스켓 (144)--개방부(142)-Copper Gasket (144)-Open

(146)--돌출부 (148)(150)(154)(156)--돌기(146)-protrusion (148) (150) (154) (156)-protrusion

(152)--원판 (160)(162)--요입부(152)-Original (160) (162)-Indentation

도 1은 본 발명의 구성도로, 처리대상 각종 폐수(2)(생활폐수, 산업폐수, 농ㆍ축산폐수 등)가 담수되는 폐수조(4)와, 폐수조(4)의 폐수(2)를 예열오븐(6)으로 가압 이송하는 페수 가압펌프(8)와, 가압공급되는 폐수를 초임계 상태로 가열시켜 반응탑(10)(12)으로 공급하는 예열오븐(6)과, 예열오븐(6)으로부터 공급되는 초임계 상태의 폐수를 초임계 상태로 처리하여 배출하는 반응탑(10)(12)과, 반응탑(10)(12)으로부터 분출되는 약 100kg/㎠ 이상의 고압 수증기로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 가스터빈 발전기(14)와, 반응탑(10)(12)의 밑부분으로 고압(약 100kg/㎠ 이상)의 가스를 공급하는 가스 부스터 펌프(16)로 크게 구성된다.1 shows a wastewater tank 4 in which various wastewaters 2 to be treated (living water, industrial wastewater, agricultural and livestock wastewater, and the like) are dehydrated, and wastewater 2 of the wastewater tank 4. Wastewater pressurized pump 8 for pressurized conveying to the preheating oven 6, preheating oven 6 for heating the pressurized wastewater to a supercritical state and supplying it to the reaction towers 10 and 12, and preheating oven 6. Rotating the turbine with the reaction tower (10) (12) for discharging the supercritical wastewater supplied from the supercritical state to the supercritical state, and the high pressure steam of about 100kg / ㎠ or more emitted from the reaction tower (10) (12) And a gas booster pump 16 for supplying a gas of high pressure (about 100 kg / cm 2 or more) to the bottom of the reaction towers 10 and 12.

폐수조(4)와 예열오븐(6)을 연결하는 연결관(18)에는 폐수(2)를 압송하는 폐수 가압펌프(8)와 벨로우즈(20)와 역류방지용 체크밸브(22)를 차례로 설치하여 폐수(2)가 폐수조(4)로 역류없이 가압 공급되도록 한다.In the connecting pipe 18 connecting the waste water tank 4 and the preheating oven 6, a waste water pressurized pump 8 for feeding the waste water 2, bellows 20, and a check valve 22 for preventing the backflow are installed in order. The wastewater 2 is pressurized to the wastewater tank 4 without backflow.

예열오븐(6)과 반응탑(10)사이의 연결관(24)에는 벨로우즈(26)와 체크밸브(28)를 차례로 설치하여 예열오븐(6)으로 역류없이 공급되도록 하고, 반응탑(10)과 반응탑(12)사이의 연결관(30)에는 벨로우즈(32)와 체크밸브(34)를 차례로 설치하여 반응탐(10)으로 역류없이 공급되도록 하고, 반응탑(12)의 배출관(36)에는 정압밸브(40)와 증기터빈발전기(14)와 열교환기(42)를 차례로 연결하여 처리된 수증기가 배출되면서 전력을 생산할 수 있도록 하고, 최종적으로 배출되는 수증기와 폐열은 열교환기(42)를 이용하여 난방에 이용할 수 있도록 한다.The bellows 26 and the check valve 28 are sequentially installed in the connecting pipe 24 between the preheating oven 6 and the reaction tower 10 so as to be supplied to the preheating oven 6 without backflow, and the reaction tower 10. The bellows 32 and the check valve 34 are sequentially installed in the connection pipe 30 between the reaction tower 12 and the reaction tower 12 so as to be supplied to the reaction probe 10 without backflow, and the discharge pipe 36 of the reaction tower 12. Thereafter, the positive pressure valve 40, the steam turbine generator 14, and the heat exchanger 42 are sequentially connected to allow the treated steam to be discharged to produce electric power, and finally, the discharged steam and waste heat are used to heat the heat exchanger 42. To be used for heating.

상기에서 정압밸브(레귤레이트 밸브)(40)는 배출관(36)으로 배출되는 처리수의 압력과 온도를 일정하게 유지하도록 조정하여 반응탑(10)(12)의 압력과 온도가 초임계 상태로 유지될 수 있는 환경을 제공하게 된다.In the above, the constant pressure valve (regulator valve) 40 is adjusted to maintain a constant pressure and temperature of the treated water discharged to the discharge pipe 36 so that the pressure and temperature of the reaction towers 10 and 12 are supercritical. It provides an environment that can be maintained.

가스 부스터펌프(16)의 앞단에는 가스압축기(41)와 고압가스탱크(44)를 연결하여 공기 또는 산소와 같은 연소용 가스를 1차 압축, 저장하도록 하고, 압축된 가스를 약 100kg/㎠ 이상의 고압으로 2차 압축하여 반응탑(10)으로 공급하는 가스 부스터펌프(16)와 반응탑(10) 사이의 연결관(46)에는 벨로우즈(48)와 체크밸브(50)를 차례로 설치하여 연소용 가스가 반응탑(10)으로 역류없이 공급되게 한다.A gas compressor 41 and a high pressure gas tank 44 are connected to the front end of the gas booster pump 16 so that combustion gas such as air or oxygen is first compressed and stored, and the compressed gas is about 100 kg / cm 2 or more. The bellows 48 and the check valve 50 are sequentially installed in the connection pipe 46 between the gas booster pump 16 and the reaction tower 10, which are supplied to the reaction tower 10 by secondary compression at high pressure. Gas is supplied to the reaction tower 10 without backflow.

대체로 사각형상이나 원형형상 또는 타원형상으로 구성되는 예열오븐(6)과 상하로 길쭉한 반응탑(10)(12)의 내부에는 압송되는 폐수(2)를 400℃ 이상의 가열하는 전열히터(52)(54)(56)를 각각 내설하여 폐수(2)가 초임계 상태로 유지되도록 하고, 폐수조(4)와 예열오븐(10)과, 반응탑(6)(8)의 저부면에는 드레인 밸브(58)(60)(62)(64)를 갖는 드레인관(66)(68)(70)(72)을 각각 설치하여 이들 바닥으로 침전되는 각종 슬러지의 배출 및 청소를 행할 수 있도록 한다.Heat transfer heaters 52 and 54 for heating the pressurized waste water 2 to be 400 ° C. or higher in the preheating oven 6 having a rectangular, circular or elliptical shape and the reaction towers 10 and 12 that are elongated vertically. (56) are internally installed so that the wastewater (2) is maintained in a supercritical state, and the drain valve (58) is disposed on the bottom surface of the wastewater tank (4), the preheating oven (10), and the reaction tower (6) (8). Drain pipes 66, 68, 70, and 72, each having 60, 62, 64, are provided so that various sludges deposited on these floors can be discharged and cleaned.

또한, 약 100kg/㎠ 이상의 고압과 약 400℃의 고열이 유지되는 예열오븐(10)과 반응탑(6)(8)에는 압력계(74)와 안전밸브(76)를 각각 설치하여 안전을 유지하도록 하고, 예열오븐(10)과 반응탑(6)(8)의 측면 또는 내부에는 전열히터(52)(54)(56)의 전원을 단속하는 서모스탯(78)(80)(82)을 각각 설치하여 약 400℃의 항온이 유지되게 한다.In addition, a pressure gauge 74 and a safety valve 76 are respectively installed in the preheating oven 10 and the reaction towers 6 and 8 in which a high pressure of about 100 kg / cm 2 or more and a high temperature of about 400 ° C. are maintained to maintain safety. The thermostats 78, 80 and 82 which control the power of the electric heaters 52, 54 and 56 are respectively provided on the side or inside of the preheating oven 10 and the reaction tower 6 and 8, respectively. Installed to maintain a constant temperature of about 400 ℃.

반응탑(10)(12)의 저부에는 복수 개의 받침간(84)을 설치하여 바닥(86)에 세워 설치할 수 있도록 하고, 내주면에는 도 1, 도 2와 같이 중앙으로 조금 돌출되는 받침판(88)을 적당한 높이로 빙둘러 설치하고, 받침편(88)의 상부에는 중앙부에 전열히터(54)(56)가 관통할 수 있는 통공(90)과 폐수(2)가 침투하는 세공이 무수히 형성된 도너츠 형상의 (세라믹)하니컴 촉매판(92)을 받침판(88)에 볼트(38)로 체결시켜 산화반응이 촉진되게 한다.On the bottom of the reaction tower 10, 12, a plurality of support bars 84 are installed to be installed on the floor 86, and the support plate 88 protrudes slightly toward the center as shown in Figs. 1 and 2 on the inner circumferential surface. And a donut shape in which the through-hole 90 through which the heat-transfer heaters 54 and 56 can penetrate in the center and the pores through which the wastewater 2 penetrates are formed in the upper portion of the support piece 88. The (ceramic) honeycomb catalyst plate 92 is fastened to the support plate 88 with a bolt 38 to promote the oxidation reaction.

상기에서 하니컴 촉매판(92)을 받침판(88)에 볼트(38)로 체결함으로써 반응탑(10)의 저부로 공급되는 연소용 가스에 의한 들림이나 요동이 방지된다.By fastening the honeycomb catalyst plate 92 to the support plate 88 with the bolts 38, the lifting or shaking by the combustion gas supplied to the bottom of the reaction tower 10 is prevented.

도 3은 본 발명에 사용되는 예열오븐(6)의 확대 단면도로, 전열히터(52)가 고정되는 덮개(94)와, 통과하는 폐수(2)가 전열히터(52)에 의해 예열 및 기화되는 수조(96)로 구성하여 설치와 수리 및 청소 등이 쉽도록 한 것이다.3 is an enlarged cross-sectional view of the preheating oven 6 used in the present invention, in which the cover 94 on which the heat transfer heater 52 is fixed and the wastewater 2 passing through are preheated and vaporized by the heat transfer heater 52. It consists of a water tank 96 to facilitate installation, repair and cleaning.

수조(96)의 좌ㆍ우측에는 연결관(18)(24)이 일체형으로 고정되거나 또는 플렌지 구조로 결합되며, 바닥에는 드레인 밸브(58)를 갖는 드레인 관(66)이 설치된다.On the left and right sides of the water tank 96, the connecting pipes 18 and 24 are integrally fixed or coupled in a flange structure, and a drain pipe 66 having a drain valve 58 is provided at the bottom.

덮개(94)와 수조(96)의 접촉 부분에는 플렌지(98)(100)를 돌출시켜 볼트(102) 너트(104) 및 와셔(106)로 체결하도록 하고, 플렌지(98)와 플렌지(100) 사이에는 오링(108)으로 수밀을 유지하도록 하되, 상기 오링(비튼고무와 같은 오링)(108)의 내열성이 200℃~300℃로 예열오븐(6)의 온도보다 낮은 편이므로 도 4와 같은 수냉장치를 이용하여 냉각과 수밀을 달성하도록 한 것이다.The flanges 98 and 100 protrude from the contact portions of the lid 94 and the water tank 96 so as to be fastened by the bolts 102, the nuts 104 and the washers 106, and the flanges 98 and the flanges 100. While maintaining watertightness with the O-ring 108, the heat resistance of the O-ring (O-ring such as bitten rubber) 108 is 200 ° C ~ 300 ° C lower than the temperature of the preheating oven (6) water cooling as shown in FIG. The device was used to achieve cooling and watertightness.

볼트공(110)(112)이 형성된 플렌지(98)(100)의 안쪽면(접촉면)에 반원형의 요입홈(114)(116)을 빙둘러 형성하여 오링(108)이 삽입될 수 있도록 하고, 플렌지(98)(100)의 바깥면에 반원형의 요입홈(118)(120)을 빙둘러 형성하고, 상기 요입홈(98)(100)의 바깥 부분에 반원형의 요입홈(122)(124)이 빙둘러 형성된 덮판(126)(128)을 접촉시킨 다음 수밀 유지되게 용접이나 접착으로 고정시켜 요입홈(118)(122)과 요입홈(120)(124)이 합쳐지게 함으로써 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수로(130)(132)를 상ㆍ하로 형성하여 오링(108)을 고열로부터 보호할 수 있도록 한다.The O-ring 108 may be inserted by forming the semicircular recessed grooves 114 and 116 around the inner surfaces (contact surfaces) of the flanges 98 and 100 where the bolt holes 110 and 112 are formed. Semicircular concave grooves 118 and 120 are formed on the outer surface of the flanges 98 and 100, and semi-circular concave grooves 122 and 124 are formed on the outer portion of the concave grooves 98 and 100. The cover plates 126 and 128 formed in contact with each other are then contacted and fixed by welding or adhesion to maintain watertightness so that the concave grooves 118 and 122 and the concave grooves 120 and 124 are combined to allow the coolant to flow. Cooling water paths 130 and 132 are formed up and down to protect the O-ring 108 from high heat.

상기에서 오링(108)은 냉각수로(130)(132)의 바깥쪽에 위치하도록 함으로써 냉각효율이 상승되도록 하고, 덮판(126)(128)은 열전도율이 좋은 금속판을 프레스 가공하거나 또는 금형으로 성형하여 제작하도록 한다.The O-ring 108 is positioned to the outside of the cooling water passages 130 and 132 to increase the cooling efficiency, and the cover plates 126 and 128 are manufactured by pressing or molding a metal plate having good thermal conductivity. Do it.

상기 냉각수로(130)(132)의 일측에 수량 가변형 수냉펌프(134)를 갖는 급수관(136)을 설치하여 냉각수를 강제로 공급할 수 있도록 하고, 급수관(136)의 반대편 냉각수로(130)(132)에 출수관(138)(140)을 설치하여 냉각수가 배출되게 한다.A water supply pipe 136 having a variable water-cooled water pump 134 is installed on one side of the cooling water passages 130 and 132 to force the supply of cooling water, and the cooling water passages 130 and 132 opposite to the water supply pipe 136. Water outlet pipes (138, 140) are installed in the) to allow the cooling water to be discharged.

상기와 같은 구조의 수냉장치는 반응탑(10)(12)의 상ㆍ하 결합 부분에 그대로 적용된다.The water cooling device having the above structure is applied to the upper and lower coupling portions of the reaction towers 10 and 12 as they are.

도 5, 도 6은 본 발명 전열히터(52)(54)(56) 부분의 체결방법을 도시한 것으로, 접합 부분에 오링이나 패킹을 사용하여 수밀을 유지할 수도 있으나 예열오븐(6)과 반응탑(10)(12)의 고압과 고열에 견딜 수 없으므로 본 발명에서는 연질구리로 형성된 도너츠 형상의 구리 가스켓(142)을 사용하여 고압과 고열에도 견딜 수 있도록 한 것이다.5 and 6 illustrate the fastening method of the heat transfer heaters 52, 54 and 56 of the present invention, although the watertightness may be maintained by using an o-ring or a packing at the joint portion, but the preheating oven 6 and the reaction tower are shown. The high pressure and high temperature of (10) and (12) are not used, so in the present invention, a donut-shaped copper gasket 142 formed of soft copper is used to withstand high pressure and high temperature.

즉, 도 5와 같이 개방부(144)가 형성된 하향 돌출부(146)의 하부면 좌ㆍ우측에 하향 돌기(148)(150)를 빙둘러 형성하고, 전열히터(52)가 고정되는 절연성 원판(152)의 가장자리 부분 안쪽과 바깥측에 한 쌍으로 된 상향돌기(154)(156)를 형성하고, 상향돌기(154)(156) 사이에는 하향돌기(148)(150)가 삽입되는 요입부(160)(162)를 빙둘러 형성하여 너트(158)로 체결하는 경우 도 6과 같이 구리 가스켓(142)이 돌기(148)(150)(154)(156)를 따라 절곡되면서 수밀이 유지되게 한 것이다.That is, as shown in FIG. 5, the downward protrusions 148 and 150 are formed on the left and right sides of the lower surface of the downward protrusion 146 on which the opening 144 is formed, and the insulating disc on which the heat transfer heater 52 is fixed ( A pair of upward protrusions 154 and 156 are formed inside and outside the edge portion of the edge 152, and the downward protrusions 148 and 150 are inserted between the upward protrusions 154 and 156. 160 and 162 are formed round and round to the nut 158, the copper gasket 142 is bent along the protrusions 148, 150, 154, 156 as shown in FIG. will be.

상기와 같이 구리 가스켓(142)과 돌기(148)(150)(154)(156)에 의한 수밀 유지장치는 반응탑(10)(12)의 전열히터(54)(56) 결합부분에 그대로 적용된다.As described above, the watertight holding device by the copper gasket 142 and the protrusions 148, 150, 154, and 156 is applied to the coupling parts of the heat transfer heaters 54 and 56 of the reaction columns 10 and 12 as they are. do.

도 7은 본 발명의 전원(전력)이용도로, 본 발명의 장치를 초기에 기동할 때에는 일반 상용 교류전원을 이용하도록 하고, 본 발명의 장치가 가동된 상태에서는 증기터빈발전기(14)로 부터 생산되는 전력을 이용하면 에너지를 효율적으로 이용할 수 있으며, 배출관(36)의 단부에 열교환기(42)를 설치하여 난방 에너지원으로 사용할 수 있다.7 is a power supply (power) use of the present invention, when the initial start-up of the device of the present invention to use a general commercial AC power, the production of the steam turbine generator 14 in the state of operation of the device of the present invention By using the power to be used, energy can be efficiently used, and a heat exchanger 42 can be installed at the end of the discharge pipe 36 to be used as a heating energy source.

이상과 같이 폐수를 고온 고압의 초임계 상태에서 습식 산화시키는 원리를 이용하는 본 발명 초임계 습식산화(super critical water oxidation : SCWO)장치는 종래와 같은 시약(응집제 중화제와 산화제)을 전혀 사용하지 않을 뿐만 아니라 초임계 상태의 폐수에 녹아있는 유기물이나 중금속 등을 산화 분해시키고 침전시켜 폐수를 정화처리 함으로써 처리시약에 의한 2차 오염이나 대기오염을 유발시키지 않으며 슬러지 발생도 극소화되는 효과가 있다.As described above, the present invention, the super critical water oxidation (SCWO) apparatus using the principle of wet oxidizing waste water in a supercritical state at high temperature and high pressure, does not use any conventional reagents (coagulant neutralizer and oxidant). In addition, by oxidizing and decomposing organic matter or heavy metal dissolved in wastewater in the supercritical state and precipitating the wastewater, the wastewater is not treated to cause secondary pollution or air pollution, and sludge generation is minimized.

또한, 본 발명 폐수처리용 초임계 습식 산화장치는 열효율도 높아 20,000ppm 이상의 고농도 폐수를 정화처리 할 경우에는 약 400℃이상의 고온과, 약 100kg/㎠ 이상의 고압으로 분출되는 수증기로 발전용 증기터빈을 가동시켜 발생하는 발전 전력으로 자가운전도 가능하며 동시에 폐열은 난방과 온수로 이용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the supercritical wet oxidizer for wastewater treatment of the present invention has a high thermal efficiency, and when purifying high-density wastewater of 20,000 ppm or more, a steam turbine for power generation is generated by steam emitted at a high temperature of about 400 ° C. and a high pressure of about 100 kg / cm 2 or more. Self-operation is possible with the generated power generated by operation, and waste heat can be used as heating and hot water.

또한, 종래와 같이 응집제 중화제와 산화제 등과 같은 시약을 대량 투입하여 경제성을 악화시키고 시약투입에 의한 수질오염의 문제가 있으며, 활성오니를 이용하는 생물학적 폐수처리를 비롯한 모든 폐수정화처리에는 대량의 슬러지과 발생되고, 발생된 슬러지를 매립하면 토양과 지하수가 오염되며, 소각하면 산화질소(NOx)와 다이옥신과 같은 유독가스가 발생되어 대기 및 환경오염이 유발되는 문제점이 있었으나, 초임계 습식 산화를 이용하는 본 발명 폐수정화처리를 이용하면 각종 산업폐수, 생활폐수, 농ㆍ축산페수의 고도정화처리에 가장 우수한 기능을 가지고 있어서 종래와 같은 문제점들이 일소되는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.In addition, conventionally, a large amount of reagents such as a flocculant neutralizer and an oxidizing agent are added to deteriorate the economics, and there is a problem of water pollution due to the introduction of reagents, and all wastewater purification treatments, including biological wastewater treatment using activated sludge, generate large amounts of sludge. When landfilled sludge is contaminated, soil and groundwater are contaminated, and when incinerated, toxic gases such as nitrogen oxides (NOx) and dioxins are generated, causing air and environmental pollution, but the present invention wastewater using supercritical wet oxidation. When the purification process is used, it has the most excellent function in the advanced purification treatment of various industrial wastewater, domestic wastewater, and agricultural and livestock wastewater.

Claims (6)

처리대상 각종 폐수(2)가 담수되는 폐수조(4)와, 폐수조(4)의 폐수(2)를 예열오븐(6)으로 가압 이송하는 페수 가압펌프(8)와, 가압공급되는 폐수를 초임계 상태로 항온 가열시켜 반응탑(10)(12)으로 공급하는 예열오븐(6)과, 예열오븐(6)으로부터 공급되는 초임계 상태의 폐수를 초임계 상태로 처리하여 배출하는 항온유지되는 반응탑(10)(12)과, 반응탑(10)(12)으로부터 분출되는 고압 수증기로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 가스터빈 발전기(14)와, 반응탑(10)(12)의 밑부분으로 약 100kg/㎠ 이상의 고압가스를 공급하는 가스 부스터 펌프(16)와, 예열오븐(6)과 반응탑(10)(12)를 초임계 온도로 가열하는 전열히터(52)(54)(56)로 구성하여서 된 폐수처리용 초임계 습식 산화장치.The wastewater tank 4 in which the various wastewaters 2 to be treated are desalted, the wastewater pressurization pump 8 for pressurizing and transporting the wastewater 2 of the wastewater tank 4 to the preheating oven 6, and the wastewater to be pressurized Preheating oven (6) for constant heating in the supercritical state to supply to the reaction tower (10) (12), and the superheated to maintain the supercritical wastewater supplied from the preheating oven (6) to discharge the supercritical state Under the reaction tower (10) (12), the gas turbine generator (14) which produces electric power by rotating a turbine with the high pressure steam spouted from the reaction tower (10) (12), and the reaction tower (10) (12) Gas booster pump 16 for supplying a high pressure gas of about 100 kg / cm 2 or more to the part, and an electric heater 52, 54 for heating the preheating oven 6 and the reaction tower 10, 12 to a supercritical temperature ( 56) Supercritical wet oxidizer for wastewater treatment. 제 1 항에 있어서, 연결관(18)(24)(30)(46)에 벨로우즈(20)(26)(32)(48)와 체크밸브(22)(28)(34)(50)을 연결하고, 배출관(38)에는 벨로우즈(38)와 정압밸브(40)를 설치하고, 반응탑(10)(12)내에 복수 개의 하니컴 촉매판(92)을 설치함을 특징으로 하는 폐수처리용 초임계 습식 산화장치.The bellows (20) (26) (32) (48) and check valves (22) (28) (34) (50) of the connection pipe (18) (24) (30) (46). And a bellows 38 and a positive pressure valve 40 are installed in the discharge pipe 38, and a plurality of honeycomb catalyst plates 92 are installed in the reaction towers 10 and 12. Critical Wet Oxidizer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스 부스터펌프(16)의 앞단에 가스압축기(41)와 고압가스탱크(44)를 연결하여 공기 또는 산소와 같은 연소용 가스를 1차 압축, 저장하도록 하고, 압축된 가스를 약 100kg/㎠ 이상의 고압으로 2차 압축하여 반응탑(10)으로 공급하도록 함을 특징으로 하는 폐수처리용 초임계 습식 산화장치.The gas compressor 41 and the high pressure gas tank 44 are connected to the front end of the gas booster pump 16 so as to first compress and store combustion gas such as air or oxygen. , Secondary compression of the compressed gas to a high pressure of about 100kg / ㎠ or more to supply to the reaction tower 10, the supercritical wet oxidation apparatus for wastewater treatment. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 예열오븐(6)의 덮개(94)와 수조(96)의 접촉 부분에 플렌지(98)(100)를 돌출시켜 체결수단으로 체결하도록 하고, 플렌지(98)와 플렌지(100) 의 안쪽면(접촉면)에 반원형의 요입홈(114)(116)을 빙둘러 형성하여 오링(108)을 삽입하고, 플렌지(98)(100)의 바깥면에 반원형의 요입홈(118)(120)을 빙둘러 형성하고, 상기 요입홈(98)(100)의 바깥 부분에 반원형의 요입홈(122)(124)이 빙둘러 형성된 덮판(126)(128)을 접촉시킨 다음 수밀 유지되게 용접 고정시켜 냉각수로(130)(132)를 형성하고, 냉각수로(130)(132)의 일측에 수냉펌프(134)를 갖는 급수관(136)을 설치하고, 급수관(136)의 반대편 냉각수로(130)(132)에 출수관(138)(140)을 설치하여 강제 냉각되게 함을 특징으로 하는 폐수처리용 초임계 습식 산화장치.The flange (98) according to claim 1 or 2, wherein the flanges (98) and (100) are projected on the contact portions of the cover (94) and the water tank (96) of the preheating oven (6) to be fastened by a fastening means. And semicircular recessed grooves 114 and 116 are formed on the inner surface (contact surface) of the flange 100 to insert the O-ring 108, and the semicircular recessed grooves to the outer surface of the flanges 98 and 100. 118 and 120 are formed in a round shape, and the cover plates 126 and 128 formed with a semicircular concave groove 122 and 124 are formed in contact with an outer portion of the concave groove 98 and 100. Weld-fixed to maintain watertightness to form the cooling water passages 130 and 132, install a water supply pipe 136 having a water cooling pump 134 on one side of the cooling water passages 130 and 132, and the opposite side of the water supply pipe 136. Supercritical wet oxidizer for wastewater treatment, characterized in that for the forced cooling by installing the outlet pipe (138) (140) in the cooling water passage (130) (132). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 개방부(144)가 형성된 하향 돌출부(146)의 하부면 좌ㆍ우측에 하향 돌기(148)(150)를 빙둘러 형성하고, 전열히터(52)(54)(56)가 고정되는 절연성 원판(152)의 가장자리 부분 안쪽과 바깥측에 한 쌍으로 된 상향돌기(154)(156)를 형성하고, 상향돌기(154)(156) 사이에는 하향돌기(148)(150)가 삽입되는 요입부(160)(162)를 빙둘러 형성한 다음 너트(158)로 체결하여 구리 가스켓(142)이 돌기(148)(150)(154)(156)를 따라 절곡되면서 수밀이 유지되게 함을 특징으로 하는 폐수처리용 초임계 습식 산화장치.The heat transfer heaters 52 and 54 according to claim 1 or 2, wherein downward projections 148 and 150 are formed on the left and right sides of the lower surface of the downward protrusion 146 on which the opening portion 144 is formed. A pair of upward protrusions 154 and 156 are formed inside and outside the edge portion of the insulating disc 152 to which the 56 is fixed, and a downward protrusion 148 between the upward protrusions 154 and 156. (150) is inserted into the recessed portion 160, 162 is formed around the copper gasket 142 is bent along the protrusions 148, 150, 154, 156 by fastening with a nut 158. Supercritical wet oxidizer for wastewater treatment, characterized in that while maintaining the watertight. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 장치를 초기 가동할 때에는 일반 상용 교류전원을 이용하도록 하고, 장치가 가동된 상태에서는 증기터빈발전기(14)로 부터 생산되는 전력을 이용하도록 하고, 배출관(36)의 단부에 열교환기(42)를 설치함을 특징으로 하는 폐수 처리용 초임계 습식 산화장치.The method according to claim 1 or 2, wherein a general commercial AC power source is used for the initial operation of the apparatus, and the power generated from the steam turbine generator 14 is used while the apparatus is in operation. Supercritical wet oxidizer for wastewater treatment, characterized in that the heat exchanger (42) is installed at the end.
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