KR100345458B1 - 세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 증발실(1)과 열교환기(2) 및 볼 세퍼레이션 탱크(3)로 이루어진 것에 있어서, 상기 증발실(1)의 하측에는 고형물과 폐수를 분리하는 세퍼레이터(4)를 구성하고, 상기 열교환기(2)의 내측에는 다수의 튜브(30)를 수직으로 삽입설치하며, 상기 볼 세퍼레이션 탱크(3)의 하측에 수직으로 유도관(20)을 연결 설치하고, 상기 열교환기(2)의 상,하측부에 순환배관(18)을 연결하되, 하측의 순환배관(18)은 상기 수직의 유도관(20) 및 상기 세퍼레이터(4)와 연결되는 흡입배관(17)과 함께 인젝터 (9)가 연결 구성되고, 상기 열교환기(2)의 상측에 연결되는 순환배관(18)은 볼 세퍼레이션 탱크(3)와 연결되도록 구성된다.

위와 같은 본 발명은 폐수와 함께 청소용 볼이 순환하여 열교환기 튜브 내면(스케일이 형성되는 부분)에 고형물의 부착을 방지하고 이미 부착된 고형물을 제거 함으로써 열교환기의 전열성능을 유지시켜 줄 수 있다. 또한 분리된 고형물을 효과적으로 제거함으로써 이미 제거된 고형물이 열교환기 튜브에 다시 부착되는 것을 방지할 수 있으며 유기물 또는 무기물에 의해 형성되는 고형물의 특성에 관계 없이 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치{Waste Water Evaporation Concentration Plant having function washing}

본 발명은 세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순환수와 함께 청소용 볼(BALL)을 순환시키며 폐수의 순환 및 농축에 의해 열교환기 튜브 내면에 부착된 고형물 및 스케일을 물리적으로 제거하여 열교환기의 효율을 일정하게 유지하도록 하는것에 관한 것이다.

기존의 폐수 증발 농축 장치의 원리를 보면 증기를 이용하여 폐수를 강제증발시켜 오염물질과 물을 분리하는 방법으로서「수직의 열교환기를 이용하여 튜브 내측으로 폐수가 순환되고 튜브 외면에는 열원을 공급하여 순환되는 폐수의 온도를 승온하여 감압된 용기에 스프레이 하면 폐수의 온도가 포화 온도까지 내려가며 비등증발하며 이때 발생된 증기를 스팀이젝터를 이용하여 흡입, 압축하여 튜브외면으로 재 공급하는 자가증발법(FLASH EVAPORATOR) 」을 사용하여 왔다.

이때, 폐수 중에 용존되어 있거나 부유되어 있는 오염물질은 폐수가 증발함에 따라 점점 농도가 높아져 용존 물질은 포화농도 까지 접근하게 된다.

폐수중의 물은 증발이 계속되면 용존 물질은 계속 과포화되어 서서히 결정화가 이루어져 불용성 오염물질(또는 부유물질)과 더불어 외부로 배출되고 새로운 폐수가 공급되어 동일한 과정을 거쳐 연속적으로 처리된다.

이때, 순환되는 폐수는 항상 오염물질의 포화 농도에 근접하여 운전되므로 연속적으로 열교환이 이루어지는 튜브의 폐액 접촉면에 결정화된 오염물질이나 불용성 오염물질이 스케일을 형성, 증기와 폐수간의 열전달을 방해하여 장치의 성능을 저하시킨다.

이러한 현상은 폐수가 점점 증발, 농축될수록 더욱 심하게 나타나며 폐수 중의 오염 물질이 과포화되면 결정의 석출과 더불어 장치의 운전이 불가능하게 되므로 일정시간 운전 후 세정이 필요하다.

이러한 이유로 기존의 폐수 증발 농축장치는 시스템의 안정된 운전을 위하여 주기적인 세정이 필요하며 세정방법으로는 화학약품에 의한 세정방법이 일반적이나이와 같은 화학적 세정방법은 세정액에 의한 2차적 오염물질을 야기시킬 뿐 만 아니라 완벽한 세정이 이루어지지 않아 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 현상을 해결하기 위하여 자율 세정식 열교환기가 국내외에 사용되어 왔지만 제작의 어려움, 적용폐수의 한계성 등을 보이며 적절히 사용되지 못하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 본 발명의 목적은 순환수와 함께 청소용 볼(BALL)을 순환시켜 열교환기 튜브(TUBE) 내면에 부착되는 고형물을 물리적으로 제거하여 어떠한 조건에서 든지 열교환기의 전열성능을 일정하게 유지하는 세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수 증발 농축 장치의 실시예를 도시한 전체 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 요부 발췌 상세도로서 청소용 볼(BALL)의 순환 원리도이다.

도 3은 본 발명에 따른 튜브 전열면의 스케일(SCALE) 제거 원리에 대한 상세도이다.

도 4는 본 발명에 따른 볼 세퍼레이션 탱크(BALL SEPERATION TANK )의 상세도이다.

도 5는 본 발명에 따른 청소용 볼(BALL)을 흡입하는 인젝터의 상세도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명〉

1: 증발실 2: 열교환기

3: 볼세퍼레이션 탱크 4: 세퍼레이터

5: 버큠컨덴서 6: 스팀 이젝터

7: 데미스터 8: 스프레이 노즐

9: 인젝터 10: 순환 펌프

11: 농축수 이송 펌프 12: 응축수 이송 펌프

13: 진공 펌프 14: 볼 차단 밸브

15: 공급밸브 16: 공급수 배관

17: 흡입 배관 18: 순환 배관

19: 살수관 20: 유도관

21: 증기 이송관 22: 증기 이송관

23: 스팀 인입 배관 24: 증기 이송관

25: 응축수 이송관 26: 드레인 포트

27: 불응축 가스 이송관 28: 액면계

29: 청소용 볼(BALL) 30: 열교환기 튜브(TUBE)

31: 분리판

이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

(a) 연속적으로 청소용 볼(BALL)을 순환시켜 열교환기를 세정하고자 하는 경우

상기, 방법의 적용으로서는 유기물에 의한 스케일 형성보다 무기물 및 무기물과 유기물이 혼합되어 스케일이 형성되는 경우에 적용하며 도시된 도1에서와 같이 진공 펌프(13)에 의하여 증발실(1) 및 열교환기(2) 등에 약 100-150토르(torr)의 진공이 형성되면 공급밸브(15)가 열리고 웨이스트 워터 폰드(WASTE WATERPOND)(W)로부터 폐수가 공급수 배관(16)을 통해 증발실(1)에 유입된다.

증발실(1) 하부에 설치된 액면계(28)까지 폐수가 공급되면 공급밸브(15)가 닫혀지고 순환 펌프(10)가 가동된다.

가동 후에 볼 차단밸브(14)가 열려 볼세퍼레이션 탱크(3)에 저장되어진 청소용 볼(29)이 유도관(20)을 통하여 낙하하게 된다.

낙하된 청소용 볼(29)은 순환배관(18)에 설치된 인젝터(9)를 통하여 순환되고 있는 폐수와 함께 열교환기(2)의 열교환기 튜브(30)내측을 타고 이송하며 열교환기튜브(30) 내면에 부착된 고형물 및 스케일을 제거한다.

이때, 청소용 볼(29)의 순환속도는 순환수의 유속에 의하여 결정되어 지며 순환수와 함께 이송되어진 청소용 볼(29)은 순환수와 함께 볼 세퍼레이션 탱크(3)로 이송된다.

청소용 볼(29)은 볼세퍼레이션 탱크(3) 내부에 설치되어진 분리판(31)에 부딪쳐 중력에 의해 볼세퍼레이션 탱크(3) 하부로 침강 유도관(20)을 따라 낙하하여 인젝터(9)로 유입되어 진다.

이러한 연속적인 과정을 거쳐 열교환기(2)의 열교환기 튜브(30) 내면에 부착된 고형물 등을 분리, 제거하게 된다

한편, 청소용 볼(BALL)과 함께 볼세퍼레이션 탱크(3)에 유입된 폐수는 볼세퍼레이션탱크(3)로부터 볼과 분리되어 살수관(19)을 통하여 증발실(1) 내부로 이송되어져 스프레이 노즐(8)에 의하여 증발실(1) 내부로 살수된다.

또한, 스팀이젝터(6)을 통하여 스팀이 열교환기(2)의 열교환기 튜브(30)외면에 이송되어 열교환기 튜브(30) 내면으로 순환되는 순환폐수와 열교환이 이루어지며 순환폐수는 증발되기에 적정한 온도로 승온되어져 증발실(1) 내부로 살수되어지며, 이때 증발실(1)은 감압상태이므로 폐수의 온도가 포화 온도까지 내려가며 증발되어지고 농축되어 진다.

농축된 농축액은 증발실(1) 하측에 설치한 세퍼레이터(4)에 의해 고형물은 분리되어져 농축수 이송펌프(11)에 의해 배출되어져 후처리 공정에 의하여 처리된다.

증발실(1)내에 발생된 증기는 증발실 상부에 설치된 데미스터(7)를 통하여 여과되고 여과되어진 증기는 스팀 이젝터(6)에 의해 증기 이송관(21)을 따라 강제흡입되어 열교환기(2)의 열교환기 튜브(30)의 외측으로 공급되어 순환 폐수를 승온하는데 사용되어 진다.

스팀이젝터(6)에 의해 재 이용되지 못한 증기는 또다른 증기이송관(24)을 따라 버큠컨덴서(5)로 흡입되어 증기는 응축된 후 드레인 포트(26)에 유입되어 응축수 이송 펌프(12)에 의해 배출되고 불응축성 가스는 진공펌프(13)에 의해 외부로 배출된다.

이와 같은 과정이 연속적으로 이루어지면서 폐수중의 수분은 증발 응축되어 배출되고 농축된 고형물은 분리 배출된다.

(b) 주기적으로 청소용 볼을 순환시켜 열교환기를 세정하고자 하는 경우

본 경우는 무기물에 의한 스케일 형성보다 유기물에 의한 스케일 형성이 이루어지는 경우에 적용하며 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시된 도1에서와 같이 구성된 시스템에서 상기 (a)항과 같이 운전되는 것은 같으나 정상적인 운전시에는 청소용 볼(29)을 외부로 빼내어 보관하고 일정한 주기가 되어 열교환기(2)를 세정하고자 할 때에는 청소용 볼(29)을 볼세퍼레이션 탱크(3)에 주입하고 청수를 증발실(1)에 일정량 주입한 후에 순환펌프(10)를 가동하고 볼차단밸브(14)를 연다.

일정시간이 지나면 볼차단 밸브(14)를 닫은 후에 순환 펌프(10)을 정지하고 볼세퍼레이션 탱크(3)에 청소용 볼(29)을 빼내면 세정이 완료된다.

그리고, 도2는 청소용 볼(29)의 순환 원리도로서 볼세퍼레이션 탱크(3)의 청소용 볼(29)이 순환배관(18)의 일정압에 의하여 볼세퍼레이션 탱크(3)의 하부에서 유도관(20)을 타고 내려오고 순환펌프(10)가 작동하면 도5에서와 같이 인젝터(9)에서 이젝터의 원리에 의하여 청소용 볼(29)이 인젝터(9)로 흡입되어 순환되는 물과 함께 순환배관(18)을 따라 이동한다.

순환배관(18)을 따라 이동된 청소용 볼(29)은 열교환기(2)에 인입되고 열교환기(2)에서 일정하게 배열된 청소용 튜브(30)의 내측으로 이송되면서 도3과 같이 열교환기 튜브(30)내측에 난류(亂流:turbulent)를 형성하면서 순환되는 청소용 볼(29)이 열교환기 튜브(30)내측에 부착된 고형물을 제거한다.

순환수 및 열교환기(2)에서 제거된 고형물과 함께 볼세퍼레이션 탱크(3)에 유입된 청소용 볼(29)은 도시된 도4와 같이 볼세퍼레이션 탱크(3) 내부에 분리판(3)을 장착하여 청소용 볼(29)과 고형물을 함유한 폐수가 비중에 의하여 분리되도록 하며 분리된 청소용 볼(29)은 유도관(20)을 따라서 하부로 내려오게 된다.

또한, 볼세퍼레이션 탱크(3)에서 분리된 고형물이 함유된 폐수는 증발실(1) 하부에 설치된 세퍼레이터(4) 중간까지 유도되도록 구성되어 있고 세퍼레이터(4)는 싸이클론 구조로 이루어져 세퍼레이터(4) 하부에 구성된 순환펌프(10)의 흡입력으로 형성된 강한 와류에 의해 원심력을 얻어 유입된 고형물이 순환 펌프(10)에 흡입되지 않고 하부의 침강실(4')로 원할히 침강되어 농축수 이송펌프(11)에 의해 후처리 공정으로 이송할수 있도록 되어 있다.

이상과 같은 본 발명은 폐수와 함께 청소용 볼을 순환시켜 열교환기 튜브 내면(스케일이 형성되는 부분)에 고형물의 부착을 방지하고 이미 부착된 고형물을 제거 함으로써 열교환기의 전열성능을 유지시켜 줄 수 있다. 또한 분리된 고형물을 효과적으로 제거함으로써 이미 제거된 고형물이 열교환기 튜브에 다시 부착되는 것을 방지할 수 있으며 유기물 또는 무기물에 의해 형성되는 고형물의 특성에 관계 없이 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 승온되어진 폐수가 스프레이되어 증발이 이루어지고 내부에 진공이 형성되는 증발실(1)과 상기 증발실(1)의 일측에 구성되고 스팀에 의해 순환폐수가 열교환되는 열교환기(2)와 상기 증발실(1)과 열교환기(2)간에 연결 구성되는 볼 세퍼레이션 탱크(3)로 이루어진 것에 있어서,

   상기 증발실(1)의 하측에는 고형물과 폐수를 분리하여 고형물이 침강될 수 있도록 한 세퍼레이터(4)를 구성하고, 상기 열교환기(2)의 내측에는 폐수와 함께 청소용 볼(29)이 순환하는 다수의 튜브(30)를 수직으로 삽입설치하며, 상기 볼세퍼레이션 탱크(3)의 하측에 수직으로 유도관(20)을 연결 설치하고, 상기 열교환기(2)의 상,하측부에 순환배관(18)을 연결하되, 하측의 순환배관(18)은 상기 수직의 유도관(20) 및 상기 세퍼레이터(4)와 연결되는 흡입배관(17)과 함께 인젝터(9)가 연결 구성되고, 상기 열교환기(2)의 상측에 연결되는 순환배관(18)은 볼 세퍼레이션 탱크(3)와 연결되어 상기 열교환기(2)의 튜브(30), 순환배관(18), 볼 세퍼레이션 탱크(3)에 폐수와 함께 상기 인젝터(9)에 의해 청소용 볼(29)이 순환되도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 세정기능을 갖는 폐수 증발 농축 장치.
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