KR100370607B1 - 분무접촉식 폐수정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료비를 절감할 수 있고 거의 완전한 살균이 가능하며, 연속,대량생산이 가능하고, 옥석편이나 게르마늄, 세라믹 입자 등의 여과재를 통과시킬 때, 최대의 살균, 원적외선 등에 의한 효과를 극대화시켜 최대한의 활성수로서의 효과를 발휘할 수 있으며, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 정화시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법을 제공한다.

그 분무접촉식 폐수정화방법은, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 전환시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법에 있어서: 유입되는 폐수를 분무장치(33a,33b,33c)에 의해 1차 가열탱크(30)내에서 분무시켜 기화시키고 이물질은 연소시키는 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계; 기화된 수증기를 2차 가열탱크(40)내로 하부에서 유입시켜 고열의 여과재(43)를 통과시킴으로써 이물질을 여과시키고 수증기를 살균시켜 살균건조수증기를 형성시키는 고열 여과 및 살균단계; 그 살균건조수증기를 열교환기(50,60)를 통과시켜 냉각,응축시킴으로써 순수물을 형성시키는 냉각단계; 그리고 그 순수물을 여과장치(70)를 통과시켜 식수등급의 물을 형성시키는 최종 여과단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

분무접촉식 폐수정화방법{METHOD OF A SPRAY AND CONTACT TYPE FOR PURIFYING WASTE WATER}

본 발명은, 분무접촉식 폐수정화방법에 관한 것으로, 더상세하게는 연료비를 절감할 수 있고 거의 완전한 살균이 가능하며, 연속,대량생산이 가능하고, 옥석편이나 게르마늄, 세라믹 입자 등의 여과재를 통과시킬 때, 최대의 살균, 원적외선 등에 의한 효과를 극대화시켜 최대한의 활성수로서의 효과를 발휘할 수 있으며, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 정화시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 식수전환설비와 같은 폐수정화방법은, 바닷물이나 폐수를 배치타입으로 탱크내에서 비등,기화시켜 냉각시킴으로써 물을 정화, 식수를 생산하는 것이었다.

그러나, 이러한 종래의 방법은, 배치타입으로 물을 비등시키기 때문에 열효율이 떨어져 연료비가 많이 소요되었으며, 완전하게 살균되지 못하게 되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 연속하여 대량으로 생산할 수 없는 문제가 있다.

또한, 여과시킨다고 하더라도 대부분 비등되는 과정에서 여과되지 못하고 냉각후 또는 냉각도중에 여과되는 방법을 채용하여 식수로서는 수질이 떨어지거나, 여과과정이 장시간 소요되는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 발명은, 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 연료비를 절감할 수 있고 거의 완전한 살균이 가능하며, 연속,대량생산이 가능하고, 옥석편이나 게르마늄, 세라믹 입자 등의 여과재를 통과시킬 때, 최대의 살균, 원적외선 등에 의한 효과를 극대화시켜 최대한의 활성수로서의 효과를 발휘할 수 있으며, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 정화시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화방법의 구성을 설명하기 위한 것으로,

도 1은 예열단계와, 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계와, 고열 여과 및 살균단계를 도시한 개략공정도,

도 2는 냉각단계 및 최종 여과단계를 도시한 개략공정도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화장치의 구성을 도시한 정면도,

도 4는 도 3의 평면도,

도 5는 도 3에서의 스크린의 구조의 일예를 도시한 부분단면도,

도 6은 도 5의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 펌프 2: 연료탱크

3,4: 버너 5: 버너콘트롤러

6: 온도콘트롤러 7,8: 방향제어밸브

9: 유압시스템 10,20: 열교환기

30: 1차 가열탱크 31: 원통부

31a: 원추형 바닥부 31b: 수증기출구

32: 뚜껑 33a,33b,33c: 분무장치

34: 스크린 35: 온도감지센서

36: 유압실린더 40: 2차 가열탱크

41: 원통부 41a: 원추형 바닥부

41b: 수증기입구 41c: 수증기출구

42: 뚜껑 43: 여과재

44a,44b,44c: 스크린 45: 온도감지센서

46: 유압실린더 50.60: 열교환기

70: 여과장치

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화방법은, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 전환시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법에 있어서: 유입되는 폐수를 분무장치에 의해 1차 가열탱크내에서 분무시켜 기화시키고 이물질은 연소시키는 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계; 기화된 수증기를 2차 가열탱크내로 하부에서 유입시켜 고열의 여과재를 통과시킴으로써 이물질을 여과시키고 수증기를 살균시켜 살균건조수증기를 형성시키는 고열 여과 및 살균단계; 그 살균건조수증기를 열교환기를 통과시켜 냉각,응축시킴으로써 순수물을 형성시키는 냉각단계; 그리고 그 순수물을 여과장치를 통과시켜 식수등급의 물을 형성시키는 최종 여과단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계가 버너에 의해 가열되는 원추형 바닥부에 폐수를 분무시킴으로써 이루어지며, 그 버너에 의한 가열후, 배출되는 버너의 연소가스와 펌프에 의해 공급되는 폐수를 접촉,열교환시키기 위해 열교환기를 통과시키는 예열단계를 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계이전에 추가로 포함하는 것이 바람직하며; 또한, 상기 예열단계, 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계, 고열 여과 및 살균단계, 냉각단계, 그리고 최종 여과단계가 연속적인 라인을 구성할 수 있어 연속,대량생산이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화장치는, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 전환시키기 위한 분무접촉식 폐수정화장치에 있어서: 유입되는 폐수를 분무시키기 위한 분무장치; 및 그 분무장치에 의해 분무되는 폐수를 적어도 고열로 가열되는 바닥부에서 기화시키고 이물질을 연소시켜 유출시키기 위한 1차 가열탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화장치는, 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 전환시키기 위한 분무접촉식 폐수정화장치에 있어서: 수증기를 하부에서 유입시켜 고열의 여과재를 통과시킴으로써 이물질을 여과시키고 수증기를 살균시켜 살균건조수증기를 형성시키고, 온도감지센서, 온도콘트롤러 및 버너콘트롤러에 의한 제어하에 버너에 의해 고열의 일정한 온도로 가열되는 원추형 바닥부에 여과재가 일정한 고열로 가열되도록 여과재가 접촉되며, 그 여과재는 스크린상에 충진되는 옥석편, 게르마늄편, 세라믹 입자 등으로 구성되고, 여과된 수증기를 산소에 접촉시키고 살균,건조시켜 살균건조수증기를 형성시키도록 한쌍의 스크린이 상부에 그 2차 가열탱크내의 상부에 설치되며, 그 한쌍의 스크린사이에 산소를 공급하도록 산소공급탱크 및 레귤레이터를 구비하는 2차 가열탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화방법의 구성을 설명하기 위한 것으로, 도 1에는 예열단계(S1)와, 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계(S2)와, 고열 여과 및 살균단계(S3)가, 도 2에는 냉각단계(S4) 및 최종 여과단계(S5)가 개략공정도로서 도시된다. 또한, 도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 상기 분무접촉식 폐수정화방법을 실시하기 위한 장치의 구성이 일예로서 정면도 및 평면도로서 도시된다.

도 1 및 도 2에서 그 분무접촉식 폐수정화방법은, 예열단계(S1)와, 분무접촉기화 및 이물질 연소단계(S2)와, 고열 여과 및 살균단계(S3)와, 냉각단계(S4)와, 최종 여과단계(S5)를 포함하여 구성된다.

예열단계(S1)는, 도 3a, 도 3b 및 도 4의 장치와 함께 설명하면, 버너(3,4)에 의해 1차 가열탱크(30) 및 2차 가열탱크(40)의 원추형 바닥부(31a,41a)를 가열시킨 후, 배출가스라인(G1,G2)으로 배출되는 연소가스와 펌프(1)에 의해 공급라인(W1)으로 공급되는 폐수를 접촉,열교환시키기 위해 열교환기(10,20)를 통과시킴으로써 배출되는 연소가스로부터 열을 회수하여 공급되는 폐수를 예열시킨다. 이 예열단계(S1)는, 도 1에서 2단계로 구성되고, 폐열을 이용하게 되어 열효율을 극대화할 수 있게 된다.

이와 같이 예열된 폐수는, 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계(S2)에서 열교환기(10,20)로부터 공급라인(W3,W4,W5,W6)을 통해 유입되는 폐수를 노즐부 원형파이프로 된 3단의 분무장치(33a,33b,33c)에 의해 1차 가열탱크(30)내의 원추형 바닥부(41a)를 향해 분무됨으로써 수증기로 기화되고 이물질이 연소되게 된다. 이 단계에서도 원추형 바닥부(31a)를 채용함으로써 열효율을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 상기 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계에서 버너(3), 온도감지센서(35), 온도콘트롤러(6) 및 버너콘트롤러(5)에 의해 1차 가열탱크(30) 내의 온도를 800℃정도의 일정한 온도로 제어되도록 원추형 바닥부(31a)가 가열되며, 그 원추형 바닥부(41a)에서의 온도감지센서(45)는 1200℃정도로 가열되며, 분무각도는 원추형 바닥부(41a)의 각도에 따라 상이하게 될 것이지만, 도 1에서는 약 15도로 경사지게 분무되는 것이 바람직하다.

또, 1차 가열탱크(30)내에서 분무장치(33a,33b,33c)로부터 분무되어 기화,연소되는 수증기는, 상부에 설치되어 고열로 가열되는 스크린(34)(스테인레스스틸제가 바람직함)에 접촉되어 고열,살균되고, 잔류수분이 완전히 기화되게 된다.

이와 같이 완전히 기화된 수증기는 1차 가열탱크(30)의 수증기출구(31b)에 장착되는 압력조절밸브에 의해 일정한 고압상태하에서 유출되는 것이 바람직하다.

고열 여과 및 살균단계(S3)에서는, 1차 가열탱크(30)로부터 2차 가열탱크(40)내로 하부에서 수증기라인(V1,V2)을 통해 유입되며, 상부로 유동하면서 고열의 여과재(43)를 통과하게 되어 이물질이 여과되고 수증기가 살균됨으로써 살균건조수증기가 형성된다.

이 고열 여과 및 살균단계(S3)도 버너(4), 온도감지센서(45), 온도콘트롤러(6) 및 버너콘트롤러(5)에 의해 고열의 일정한 온도로 제어되면서 가열되고 열효율을 극대화할 수 있는 구조의 원추형 바닥부(41a)에 여과재(43)를 접촉시켜 일정한 고열로 가열시키고, 그 여과재(43)는 스크린(44a)을 원추형 바닥부(41a)에 지지시키고 그 위에 옥석편, 게르마늄편, 세라믹 입자 등으로 충진시켜 구성함으로써 고열과 그 옥석편, 게르마늄편, 세라믹 입자 등에 의해 여과되는 동안, 살균뿐만 아니라, 원적외선 등에 의한 효과를 극대화할 수 있게 된다.

또, 2차 가열탱크(40)내에는 그 상부에 한쌍의 스크린(44b,44c)을 구비하고, 그 사이에 산소공급탱크(46) 및 레귤레이터(47)에 의해 산소를 공급시킴으로써 여과된 수증기를 스크린(44a,44b)과 산소에 접촉시켜 더욱 무균으로 살균시키고, 건조시켜 살균건조수증기를 형성시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 2차 가열탱크(40)의 수증기출구(41c)에도 압력조절밸브를 장착시켜 일정한 고압상태하에서 그 살균건조수증기를 유출시키는 것이 바람직하다.

그 후, 그 살균건조수증기는, 수증기라인(V3)을 통해 열교환기(50,60)로 유동되고, 그 열교환기(50,60)를 통과시킴으로써 냉각단계(S4)가 수행되고, 이 단계에서 냉각,응축되어 순수물이 형성되게 된다. 그 열교환기(50,60)는, 일예로 워터쿨링타입, 에어쿨링타입, 내지 워터쿨링타워타입의 냉각시스템(57)이 채용될 수 있으며, 쿨링워터와 같은 냉매가 칠러(chiller: 55)에서 냉각되고, 냉각된 냉매가 열교환기(50,60)에 냉각수 유입라인(51)을 통해 유입되어 수증기와 열교환된 후, 냉각수유출라인(52)을 통해 유출되며, 자동온도조절장치(56)에 의해 그 냉각수의 냉각온도가 조절될 수 있다.

최종 여과단계(S5)에서는 열교환기(50,60)로부터 냉각,응축되어 응축수라인(C1,C2)을 통해 순수물이 여과장치(70)를 통과하게 되며, 이 여과장치(70)를 통과한 물은 식수등급의 물로서 순수라인(C3)을 통해 배출된다. 그 여과장치(70)는, 활성탄을 포함하는 여과시스템으로 구성될 수 있으며, 이 경우, 더욱 활성수로 되어 수질을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 예열단계(S1), 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계(S2), 고열 여과 및 살균단계(S3), 냉각단계(S4), 그리고 최종 여과단계(S5)가 연속적인 라인을 구성할 수 있게 되고, 최종적으로 배출되는 식수는 자동포장시스템에 의해 포장되어 반출될 수 있게 된다.

도 3 및 도 4에서의 장치는 상술한 설명이외에도, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 1차 가열탱크(30)와 2차 가열탱크(40)가 하나의 프레임상에 설치되는 컴팩트한 구조로 될 수 있어 공간을 작게 차지하게 된다. 또한, 정비 등을 위해 도 1 내지 도 4에서 뚜껑(32,42)이 각각 1차 가열탱크(30) 및 2차 가열탱크(40)에 제공되며, 그 뚜껑(32,42)은, 방향제어밸브(7,8) 및 유압시스템(9)과 유압실린더(36,46)에 의해 개폐되도록 구성되며, 유압실린더(36,46)는, 종래의 기술에 따라 수동 내지 자동으로 구동될 수 있다.

도 5 및 도 6에는 도 3에서의 스크린(34)의 구조의 일예가 부분단면도 및 평면도로서 도시되며, 그 스크린(34,44a,44b,44c)은, 그 각각의 개공부의 크기 내지 배열 등은 여러 가지로 변경될 수 있다.

이와같이 구성되는 장치에 의해 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화방법이 연속적이면서도 대량으로 폐수를 정화 내지 식수의 제조가 가능하게 되고, 종래의 배치타입에 있어서의 1일 2톤의 생산설비의 규모로도 10배인 20톤의 물을 정화,식수를 생산할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 분무접촉식 폐수정화장치의 특징은, 열교환기(10,20), 1차 가열탱크(30) 및 2차 가열탱크(40)의 각각의 구성에 있는 것이고, 이를 조합한 것도 당연히 본 발명에 속하는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 분무접촉식 폐수정화방법의 구성과 작용에 의하면, 1차 가열탱크(30)내에서의 분무장치(33a,33b,33c)에 의한 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계(S2)에 의해 양질의 수증기를 대량으로 연속하여 발생시킬 수 있으며, 가열되는 바닥부를 원추형 바닥부(31a,41a)로 구성하여 열효율을 향상시키고, 버너(3,4)에 의한 가열후, 배출열을 이용하여 예열단계(S1)를 실시함으로써 더욱 열효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있으며, 2차 가열탱크(40)내에서의 고열 여과 및 살균단계(S3)에 의해 무균이면서도 활성화되고 원적외선 등의 효과가 극대화된 양질의 수증기를 대량으로 연속하여 발생시킬 수 있어 이를 냉각, 여과시켜 더욱 활성화된 물을 얻을 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 바닷물이나 폐수를 식수등급의 물로 전환시킬 수 있는 분무접촉식 폐수정화방법에 있어서:

   버너(3,4)에 의해 원추형 바닥부(31a,41a)를 가열시킨 후, 배출되는 연소가스와 펌프(1)에 의해 유입되는 폐수를 열교환시키기 위해 열교환기(10,20)를 통과시키는 예열단계;

   예열단계에서 예열된 폐수를 분무장치(33a,33b,33c)에 의해 1차 가열탱크(30)내에서 분무시켜 기화시키고 이물질은 연소시키는 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계;

   기화된 수증기를 2차 가열탱크(40)내로 하부에서 유입시켜 고열의 여과재(43)를 통과시킴으로써 이물질을 여과시키고 수증기를 살균시켜 살균건조수증기를 형성시키는 고열 여과 및 살균단계;

   그 살균건조수증기를 열교환기(50,60)를 통과시켜 냉각,응축시킴으로써 순수물을 형성시키는 냉각단계; 그리고

   그 순수물을 여과장치(70)를 통과시켜 식수등급의 물을 형성시키는 최종 여과단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분무접촉식 폐수정화방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계에서 버너(3), 온도감지센서(35), 온도콘트롤러(6) 및 버너콘트롤러(5)에 의해 고열의 일정한 온도로 제어되면서 가열되는 원추형 바닥부(31a)에 분무장치(33a,33b,33c)로부터 유입되는 폐수를 분무시켜 기화,연소시키며, 그 후, 1차 가열탱크(30)내에서 고열로 가열되는 스크린(34)에 기화된 수증기를 접촉시켜 고열,살균시키고, 잔류수분을 완전히 기화시키며, 상기 완전히 기화된 수증기를 1차 가열탱크(30)의 수증기출구(31b)에 장착되는 압력조절밸브에 의해 일정한 고압상태하에서 유출시키며;

   상기 고열 여과 및 살균단계에서 버너(4), 온도감지센서(45), 온도콘트롤러(6) 및 버너콘트롤러(5)에 의해 고열의 일정한 온도로 제어되면서 가열되는 원추형 바닥부(41a)에 여과재(43)를 접촉시켜 일정한 고열로 가열시키고, 그 여과재(43)를 스크린(44a)을 개재하여 옥석편, 게르마늄편, 세라믹 입자 등으로 충진시켜 구성하며, 여과된 수증기를 한쌍의 스크린(44b,44c)과 그 사이에 산소공급탱크(46) 및 레귤레이터(47)에 의해 공급되는 산소에 접촉시켜 살균,건조시켜 살균건조수증기를 형성시키고, 그 살균건조수증기를 2차 가열탱크(40)의 수증기출구(41c)에 장착되는 압력조절밸브에 의해 일정한 고압상태하에서 유출시키며;

   상기 최종여과단계에서 여과장치(70)는 활성탄을 포함하는 여과시스템으로 구성되며;

   상기 예열단계, 분무접촉 기화 및 이물질 연소단계, 고열 여과 및 살균단계, 냉각단계, 그리고 최종 여과단계가 연속적인 라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 분무접촉식 폐수정화방법.
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