KR100289436B1 - 고농도폐수복합처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도 폐수를 농축, 건조, 소각 등의 복합적인 방법을 통해 처리코저 하는 것으로, 특히 폐수 중에 알콜, 벤젠, 톨루엔 등 다종류의 유, 무기물질 및 고형분 등의 성분이 함유되어 있거나, 또는 유기물질 특유의 Odor 등이 포함되어 있는 경우 이를 슬러지화하여 폐처리함에 있어 소정의 농축과정과, 건조 및 소각의 단계를 통해 폐수의 효율적 처리를 가능케 한 것인바, 외부로부터 유입되는 폐수를 두 개의 배출라인을 통해서 일정한 시간차를 두고 각각 교호로 개폐되는 밸브를 통해 배출되도록 한 단계; 상기 각 배출라인에 연결되어 교호로 배출되는 폐수를 농축기내로 유입하여 순환 배출시킴으로 튜브내의 자정효과를 갖도록 한 증발단계; 상기 증발단계를 거쳐 떨어지는 폐액중 과포화 상태의 증기가 배출되면 이를 수용하여 기수 분리시키는 단계; 상기 분리된 폐기체를 수용하여 외부 연료에 의해 다단계로 연소시킨 후 농축기내로 재 유입시켜 외부로 배기되도록 한 단계; 상기 배출라인을 통해 배출되어 순환과정을 거친 폐수를 충입받아 적정의 속도로 교반시킨 후 폐액의 드레인과 슬러지가 배출되는 건조단계; 이 단계에서 발생되는 포화증기를 기수분리기로 투입시키는 단계; 및 연소되어 배기되는 열풍이 공기예열기를 통해 연소실로 유입되도록 한 단계를 구비하여 가열성이 향상되도록 함을 특징으로 한다.

Description

고농도 폐수 복합 처리방법

본 발명은 고농도 폐수를 농축, 건조, 소각 등의 복합적인 방법을 통해 처리코저 하는 것으로, 특히 폐수중에 알콜, 벤젠, 톨루엔 등 다종류의 유, 무기물질 및 고형분 등의 성분이 함유되어 있거나, 또는 유기물질 특유의 Odor 등이 포함되어 있는 경우 이를 슬러지화하여 폐처리함에 있어 소정의 농축과정과, 건조 및 소각의 단계를 통해 폐수의 효율적 처리를 가능케 한 고농도 폐수 복합 처리방법에 관한 것이다. 고농도 폐수를 처리장치로서, 일본국 특개평 4-244283(92. 9. 1)등이 공지되고 있으나, 이는 일반적 구조의 처리장치로서 고농도 폐수중 축산폐수등 처리후 미생물에 영향을 덜미치고, 생분해가 가능한 유기성 폐수를 대상처리 폐수로 하는 제한적 장치이며, 우리나라 공개특허 제97-61785호 (97. 9.12)등은 폐수의 증발증기의 악취를 제거키 위해 증기를 소각하는 구성 등으로 제한적이고, 소규모 폐수의 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에서 발생하는 각종의 폐수는 이에 함유된 각종의 유, 무기물질로 인하여 일반적인 폐수처리방법으로는 그 처리가 매우 곤란하였다.

따라서, 이를 농축, 건조를 하여 처리하는 방법이 일부 산업 분야에서 선별적으로 사용되어 왔으나, 주로 처리량 10 Ton/hr 이상의 경우에만 한정적으로 적용되었다.

한편, 앞서의 공지기술에서와 같이 유기성 폐수나 소용량을 처리하는 산업에서도 농축, 건조를 이용한 폐수처리 방법을 일부 채용하여 폐수를 처리하고는 있으나, 특히 운전 중에 발생하는 농축기내의 스케일 생성문제, 응축수의 처리, 대기 중으로 방출되는 배기의 냄새 등의 문제점을 근본적으로 해결하는 것은 매우 곤란한 점들이었다.

또한, 폐수 중에 다종류의 유기물질, 무기물질 및 고형분등의 성분과 유기물질 특유의 Odor 등이 포함되어 있는 경우 일반적으로 생각할 수 있는 처리방법은 혐기성 폐수처리시설 등을 사용하여 발생된 폐수를 처리하는 방법을 강구할 수가 있지만, 하기와 같은 운영상의 어려움을 수반한다.

그 중 첫째가, 폐수중에 함유된 유기물질의 종류가 다양하므로 혐기성 처리방식으로는 방류수의 COD 와 BOD 를 법적규제치내로 운전하기가 용이하지 않다는 것이며, 둘째가 폐수처리시설의 설치 및 가동에 많은 법적 규제가 수반된다는 점이다.

그러므로, 발생되는 폐수의 양이 그다지 많지 않을 경우에는 폐수를 단순히 농축, 건조하여 최종적으로 남은 극소량화된 슬러지만을 산업폐기물처리 전문업체에 용역 처리하는 방식이 제안되어 있다.

상기의 방안에 따르면, 폐수처리비의 감소와 농축시 스케일 생성의 방지 및 농축과 건조시에 발생하는 악취의 효율적 제거가 용이해진다.

따라서, 폐수중에 함유된 고형분을 슬러지화 하기 위하여서는 폐수중의 수분을 제거하여야 하며, 이에는 증발과 건조의 두 가지 방법이 채택된다.

일반적으로 증발은 용액중의 고형분을 완전히 건조시키는 것이 아니고, 단지용액으로 부터 어느 정도의 물을 필요한 만큼 제거시켜 고형분의 성분을 농축시키는 것에 그 목적이 있으며, 건조와 비교할 때 수분증발속도 및 단위전열면적당의 수분증발량이 매우 크다.

건조는 수분을 제거한다는 목적에서는 증발과 같으나, 최종 건조물의 상태가 증발조작이 액체인 반면에 건조는 고체이며 그 수분함량도 10% 내외로 매우 낮다.

따라서, 증발과 건조를 행하는 목적은 그 대상물에 따라서 각각 다르겠지만 유기용제등이 함유된 악성의 폐수를 처리할 때에는 다음과 같이 처리방법이 바람직할 수 있을 것이다.

본 발명은 폐수중에 다종류의 유기물질, 무기물질 및 고형분등의 성분과 유기물질 특유의 Odor 등이 포함되어 있는 경우 이를 적절히 슬러지화하여 폐처리함에 있어서 소정의 농축과정과, 건조 및 소각의 단계를 순차적으로 거치게 함으로 악취의 발생을 최소화하면서도 악성의 폐수를 효율적으로 처리할 수 있도록 하여 환경 친화적 처리 구현이 가능한 폐수 농축 처리방법의 제공에 있는 것이다.

상기의 목적달성을 위해 본 발명의 방법은 외부로부터 유입되는 폐수를 두 개의 배출라인을 통해서 일정한 시간차를 두고 각각 교호로 개폐되는 밸브를 통해 배출되도록 한 단계; 상기 각 배출라인에 연결되어 교호로 배출되는 폐수를 농축기내로 유입하여 순환 배출시킴으로 튜브내의 자정효과를 갖도록 한 증발단계; 상기 증발단계를 거쳐 떨어지는 폐액중 과포화 상태의 증기가 배출되면 이를 수용하여 기수 분리시키는 단계; 상기 분리된 폐기체를 수용하여 외부 연료에 의해 다단계로 연소시킨 후 농축기내로 재 유입시켜 외부로 배기되도록 한 단계; 상기 배출라인을 통해 배출되어 순환과정을 거친 폐수를 유입받아 적정의 속도로 교반시킨 후 폐액의 드레인과 슬러지가 배출되는 건조단계; 이 단계에서 발생되는 포화증기를 기수분리기로 투입시키는 단계; 및 연소되어 배기되는 열풍이 공기예열기를 통해 연소실로 유입되도록 한 단계를 구비하여 가열성이 향상되도록 함을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 의한 고농도 폐수 복합 처리시스템의 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 1a : 배출라인 2 : 농축기

3 : 기수분리기 4 : 소각기

5 : 공기예열기 6 : 건조기

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 구체적으로 설명한다.

첨부된 도 1 은 본 발명의 일실시예에 의해 제공되는 고농도 폐수 복합 처리시스템의 구성도이다.

본 발명의 처리시스템은 폐수상의 수분을 증발조작에 의하도록 하며, 폐수중의 고형분을 슬러지화 하기 위하여 농축된 폐수를 적절한 건조방식을 선정하여 최종적으로 건조하고, 증발 및 건조중에 제거되는 수분을 열 분해한 후 소각처리화, 가스 소각로에서 소각된 폐가스는 최종적으로 농축장치에서 폐가스의 열량을 회수시킨 후에 열풍이 공기예열기를 통해 연소실로 유입되도록 하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 처리방법에 따르면, 각종 산업현장에서 배출되어 각종의 유, 무기물질을 함유한 채 악취를 포함하고 있는 폐수가 유입되어 두 개의 배출라인(1)(1a)을 통해서 조작자에 의해 임의로 산정될 수 있는 일정한 시간차에 의해 각각 교호(한 부분이 개방되어 배출되면 다른 부분은 잠겨지고, 이 부분이 개방되면 그 동안 개방된 부분이 잠겨지는)로 개폐되는 밸브를 통해 배출되도록 하는데, 이를 제어하기 위한 구체적 수단으로는 타이머가 적절할 것이다.

이때, 상기 각 배출라인(1)(1a)을 연장시키어 교호로 배출되는 폐수를 증발기(2)내로 유입하여 그 튜브 내부를 순환 이동한 채 배출되도록 하는데, 폐액의 농축은 응축수 발생의 제로화 및 폐증기의 소각효율을 극대화시키기 위하여 용액 중에서 증발된 수분은 수증기의 형태로 방출시키고, 스케일 생성을 방지하도록 한다.

이를 위해 보다 단순하면서도, 소형화되고 운전중의 스케일 생성을 방지하여 열전달효과를 극대화시키기 위한 농축기(2)는 다음과 같다.

통상, 농축기(2)는 단중효용농축과 상압운전의 형식을 갖으며, 액순환방식으로는 순환식 액공급방식이 적절한바, 스케일의 생성을 억제하기 위하여 튜브내를 흘러내리는 액의 양을 액 공급량의 8 - 10 배 정도로 순환시켜서 액 자체로 튜브내를 자정시키도록 한다.

또한, 2 패스 교체 운전방식의 채택이 가능할 수 있는데, 농축기(2)를 2 개의 독립된 방(예컨대, A와 B)으로 구분하여 농축시키고자 하는 액을 연차적으로 공급하며, 농축운전중 정해진 시간 또는 임의의 시간에 농축액의 배출방향을 변환하면 희액이 공급되는 농축기(2) 방쪽의 튜브가 희액에 의하여 자동적으로 세척이 된다.

; A 운전일 경우, B실 : 희액 공급, A 실 : 농축액 배출이 이루어진다는 것이다.

또한, 전열면형식은 폴링 필름 튜브이며, 연속운전이 가능하게 한다.

따라서, 교차 순환에 따라 전술한 튜브내의 자정효과를 갖게 되는데, 이러한 상기 순환단계를 거치는 도중 떨어지는 폐액의 과포화 상태 증기가 배출되면 이를 일 측에 마련되어 있는 기수분리기(3)로 유입하여 수용한 후 기수 분리시키게 된다. 이때 분리된 폐기체는 소각기(4)로 유입되고, 여기에서 외부 연료인 LPG, 경유 등에 의해 1차와 2차의 다단계적 연소과정을 거치게 되고, 가연성 기체로 인해 소각의 향상을 달성하며, 이를 통해 함유되어있던 각종 악취의 제거가 용이해진다.

그리고, 연소를 통해 배출되는 연기는 농축기(2)내로 재 유입되어 소정의 순화 과정을 거친 후 외부로 배기되도록 하여 연소공기도 정화되는 것으로, 이때 발생하는 배기 열풍이 공기예열기(5)를 통해 소각기(4)의 연소실로 유입되도록 하여 연소촉진의 기능을 담당하게 된다.

한편, 상기 배출라인(1)(1a)을 통해 배출되어 순환과정을 거친 폐수는 건조기(6)로 유입되어 충입되는데, 여기에서는 외부의 동력수단에 의해 일정 속도로 회전하는 교반날개에 의해 농축액이 교반되며, 이 교반과정을 통해 폐액의 드레인과 슬러지 등이 건조기(6)외부로 분리 낙하 처리된다.

또한, 교반날개는 특히 그 단면이 "V"형을 갖추도록 하여 건조기(6)의 내벽면에 붙어있는 슬러지 고착물을 적절히 긁어줄 수 있도록 배려되는 것이나, 굳이 본 단면 구조에 한정되는 것이 아님은 물론이고, 상기 건조기(6)의 외형은 상광 하협의 형상을 갖추도록 하여, 교반되는 부분보다 증발 부분을 확대시키어 교반기 회전시에 원수가 튀어 올라 물과 함께 유출되는 것을 막을 수 있고, 내부의 증기가 증발할 때에 확산에 따라 속도가 현저하게 느려짐으로 비말 동반이 적어져서 수질이 개선을 도모할 수 있다.

또한, 이 건조기(6)에는 별도의 스팀 공급장치(A)가 연결되어있어 소정의 스팀이 적이 공급될 수 있도록 할 수도 있으며,

단중효용농축과 상압운전이 가능해야 하고, 대기압하운전과 단속운전 또한 가능해야 한다.

이러한 상기 교반 단계에서 발생되는 포화증기는 다시 기수분리기(3)로 투입된 채 재 순환되는 등의 과정을 거치게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 대부분의 가스상 오염물들은 냄새나 색깔을 가지고 있으며, 냄새의 주원인은 주로 유기화합물들에 기인된 것으로 알려져 있다.

이러한 유기화합물들은 그 대부분이 가연성으로 소각에 의하여 제거 또는 안정화가 가능하다는 것인바, 통상 오염물질의 열화학적 전환은 425 - 820 ℃ 의 온도범위에서 유기오염물질의 산화에 의해서 이루어지고, 이때의 반응은 소각기(4)에서 발생하기 때문에 열화학적 전환을 통상 열연소라 부른다.

열소각장치는 거의 모든 가스상 오염물질의 소각에 사용될 수 있으며 악취제거나 독성가스의 무해화 그리고 가시적인 가스상 오염물의 제거에도 이용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 열 연소의 장점은 광범위한 가스상 유기오염물질의 완전제거 이외에 비교적 간단한 설계 및 그 운영방법에 있다.

그러나 유기오염물질의 계속적인 연소에 필요한 에너지의 보급을 연소용 연료만을 사용한다면 전장치의 가동비용이 높아지게 되므로, 본 발명에서는 폐열회수장치로서 농축기(2)를 적용함으로서 많은 양의 에너지를 회수하여 운전비용을 상당히 절감할 수 가 있으므로 전체 설비의 효율화를 도모할 수가 있다.

또한, 농축기(2)를 폐열회수장치로 이용할 경우, 물의 열 용량이 폐가스보다 매우 크므로 보다 적은 장치로 보다 많은 열량을 회수할 수 있음은 물론 장치의 구성도 간단하여 지는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 증발조작에 의한 수분제거가 건조조작(폐수농축액 건조장치)에 의한 것보다 유틸리티 원단위가 절감되고, 단위전열면적당 수분증발속도가 매우 크다는 유용성도 갖는다.

한편, 본 발명은 그에 관한 최선의 실시예를 예거하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구 범위에 국한되어 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다면 지금까지 설명된 실시예의 변경을 고려해 볼 수도 있음은 물론이다.

Claims (1)

1. 외부로부터 유입되는 폐수를 두 개의 배출라인을 통해서 일정한 시간차를 두고 각각 교호로 개폐되는 밸브를 통해 배출되도록 한 단계; 상기 각 배출라인에 연결되어 교호로 배출되는 폐수를 농축기내로 유입하여 순환 배출시킴으로 튜브내의 자정효과를 갖도록 한 증발단계; 상기 증발단계를 거쳐 떨어지는 폐액중 과포화 상태의 증기가 배출되면 이를 수용하여 기수 분리시키는 단계; 상기 분리된 폐기체를 수용하여 외부 연료에 의해 다단계로 연소시킨 후 농축기내로 재 유입시켜 외부로 배기되도록 한 단계; 상기 배출라인을 통해 배출되어 순환과정을 거친 폐수를 충입받아 적정의 속도로 교반시킨 후 폐액의 드레인과 슬러지가 배출되는 건조단계; 이 단계에서 발생되는 포화증기를 기수분리기로 투입시키는 단계; 및 연소되어 배기되는 열풍이 공기예열기를 통해 연소실로 유입되도록 한 단계를 구비하여 가열성이 향상되도록 함을 특징으로 하는 고농도 폐수 복합 처리방법.