KR100387030B1

KR100387030B1 - 폐수증발농축건조장치

Info

Publication number: KR100387030B1
Application number: KR10-2001-0000832A
Authority: KR
Inventors: 전용봉
Original assignee: 주식회사 한국엔비텍
Priority date: 2001-01-06
Filing date: 2001-01-06
Publication date: 2003-06-18
Also published as: KR20020059467A

Abstract

본 발명은 폐수증발농축건조장치에 관한 것으로, 외면에 스팀재킷(11)을 설치하고 내면에 전열면(12)을 형성하며 하단에 배출구(13)를 형성한 증발농축실(10)과; 상기 증발농축실(10)의 내부에 수직으로 설치하며, 분배기(21) 및 교반수단(22)을 외주연에 수평부착시킨 회전축(20)과; 상기 증발농축실(10)의 상단에 설치되어 회전축(20)을 회전시키는 교반모터(30)와; 상기 증발농축실(10)의 하측에 결합되며, 외면에 스팀재킷(41)을 설치하고 하단에 배출구(42)를 형성한 건조실(40)과; 상기 건조실(40) 내부에 위치하며, 회전봉(51) 및 나선형돌출부(52,53)로 이루어진 나선형배출기(50)와; 상기 증발농축실(10) 내부에 폐수를 공급하는 폐수공급관(60)과; 상기 증발농축실(10) 및 건조실(40)의 스팀재킷(11,41)에 연결되는 스팀공급관(70)과; 상기 증발농축실(10)의 하부에 일시 저장되는 증발진행상태의 폐수를 순환시키는 순환펌프(80)로 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 폐수의 증발농축 및 건조가 단일공정으로 이루어지므로 장치의 소형화에 따른 시설비가 절감되고 운전시간이 감소되며, 회전축에 부착된 회전고리에 의해 전열면에 발생되는 고형물의 스케일을 연속적으로 제거시킴으로써 전열성능을 고감도로 유지시키는 탁월한 효과가 있다.

Description

폐수증발농축건조장치{Wastewater evaporation concentration and drying plant}

본 발명은 폐수증발농축건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스팀의 열을 이용하여 용존고형물이 함유된 폐수가 증발농축 및 건조되게 함으로써 단일공정으로 폐수의 고형물이 분리·배출되도록 하며, 회전축에 교반수단을 설치하여 폐수를 연속적으로 교반시킴과 동시에 증발농축실의 전열면에 마찰되게 함으로써 전열면에 부착되는 고형물의 스케일을 제거하여 전열성능이 유지되도록 한 폐수증발농축건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수처리방법은 용존고형물이 함유된 폐수를 증발농축장치에 공급하여 일정농도까지 농축한 후에 결정화 및 분리하거나 건조장치에 보내 폐수중의 용존고형물을 최종 분리하게 된다.

이러한 폐수처리방법에 사용되는 종래의 폐수증발농축장치는 다수의 소형 전열관이 수직으로 장착되어 전열관의 외측으로 스팀이 공급되고 폐수는 상기 전열관의 상부로부터 내벽을 따라 자연유하하여 얇은 막상으로 흘러내리면서 스팀으로부터 열을 전달받아 소량의 폐수를 증발시킨 후 응축기로 유도되게 하여 응축배출시키고 농축된 폐수는 호퍼에 일시 저장시킨 다음 순환펌프에 의해 상부로 이송되게 하여 증발농축이 반복되도록 한다.

그리고, 상기 폐수증발농축장치에 의하여 일정농도로 농축된 폐수는 건조기나 결정화설비로 보내 고형물을 최종 분리시킨다.

그런데, 종래의 기술에 따른 폐수의 증발농축장치는 전열관 내부를 얇은 막상으로 흐르는 폐수가 유속이 작은 상태에서 점점 농축되므로 전열관에 고형물의 스케일이 과다하게 발생하여 전열성능을 연속적으로 유지하기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 장치를 가동시키는 운전자가 폐수의 농도관리에 실패하여 장치내에 결정이 형성될 경우에는 전열관이 완전히 폐색되는 현상을 초래하므로 오염농도가 낮은 저농도 폐수의 저농축용으로 이용이 제한되고 폐수중의 용존고형물을 완전히 분리, 제거하기 위하여 고농축용 증발농축장치, 결정화설비 및 건조설비 등의 장치를 별도로 설치해야 하는 문제점이 있어 시설비가 과다해짐은 물론 운전중 행하는 세정의 반복으로 인하여 운전시간의 증가와 세정폐수의 발생 및 재처리가 필요하게 되어 장치의 유지에 많은 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 폐수의 증발농축공정 및 건조공정이 단일공정으로 이루어지도록 함으로써 장치의 소형화를 유도하여 시설비를 절감되게 하고 운전시간을 감소시키는데 있다.

또 다른 목적은 폐수의 증발농축공정에서 발생하는 고형물의 스케일을 연속적으로 제거하도록 함으로써 전열면을 항상 청결하게 하여 전열성능을 고감도로 유지시키는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치를 나타낸 개략적인 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치의 증발농축건조원리를 나타낸 상세도이다.

도 3은 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치의 전열면에 부착된 스케일을 제거하는 실시예를 나타낸 상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 증발농축실 11,41: 스팀재킷

12: 전열면 20: 회전축

21: 분배기 22a: 회전고리

30: 교반모터 40: 건조실

50: 나선형배출기 52,53: 나선형돌출부

54: 교반패들 60: 폐수공급관

70: 스팀공급관 80: 순환펌프

90: 미스트세퍼레이터 91: 유도관

92: 분리액이송배관 100: 진공응축기

110: 진공펌프 120: 응축수배출펌프

130: 기액분리기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 진공이 형성되며, 외면에 스팀재킷을 밀착되게 설치하되 내면에 전열면을 형성하여 스팀 열이 전달되게 하고 증발농축되어 결정화된 고형물이 하부로 배출되도록 하단에 배출구를 형성한 증발농축실과; 상기 증발농축실의 내부에 수직으로 설치하며, 장공을 형성한 분배기 및 교반수단을 외주연에 상하로 배치하되 수평부착시킨 회전축과; 상기 증발농축실의 상단에 설치되어 회전축을 회전시키는 교반모터와; 상기 증발농축실의 하측에 결합되며, 외면에 스팀재킷을 설치하여 결정화된 고형물을 건조시키고 그 건조된 고형물을 외부로 배출시키는 배출구를 하단에 형성한 건조실과; 상기 건조실 내부에 설치하되 회전봉이 회전축의 하단에 수직으로 연결되어 연동되게 하며, 그 회전봉의 외주연 상하부에 나선형돌출부를 형성시켜 나선형돌출부의 일부가 증발농축실 및 건조실의 배출구에 각각 위치되게 한 나선형배출기와; 상기 증발농축실의 분배기 상면으로 폐수를 공급하는 폐수공급관과; 상기 증발농축실 및 건조실의 스팀재킷에 연결되는 스팀공급관과; 상기 증발농축실의 하부에 일시 저장되는 증발진행상태의 폐수를 분배기까지 연속적으로 순환시키는 순환펌프로 구성되게 하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치를 나타낸 개략적인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치의 증발농축건조원리를 나타낸 상세도이고, 도 3은 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치의 전열면에 부착된 스케일을 제거하는 실시예를 나타낸 상태도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치는 증발농축실(10)을 설치하여 외면에 스팀재킷(11)을 밀착되게 설치하고 내면에 전열면(12)을 형성하며 하단에 배출구(13)가 형성되게 한다.

상기 증발농축실(10)의 내부에는 수직으로 회전축(20)을 설치하며 장공(21a)을 형성한 분배기(21) 및 교반수단(22)을 회전축(20)에 상하로 배치하되 수평 부착되게 한다. 이때, 상기 교반수단(22)은 회전축(20)의 외주연에 다수의 회전고리(22a)를 일정간격 배치시키되 방사형으로 부착시키는 것이 바람직하다.

상기 증발농축실(10)의 상단에는 교반모터(30)를 설치하되 회전축(20)이 연결되게 하여 회전축(20)을 회전시키게 한다.

한편, 상기 증발농축실(10)의 하측에는 건조실(40)을 결합하여 외면에 스팀재킷(41)을 설치하고 하단에 배출구(42)가 형성되게 한다.

상기 건조실(40) 내부에는 회전봉(51)과 나선형돌출부(52)로 이루어진 나선형배출기(50)를 설치하며, 회전봉(51)이 회전축(20)의 하단에 수직으로 연결되어 연동되게 하고 그 회전봉(51)의 외주연 상하부에 나선형돌출부(52,53)를 각각 형성시켜 나선형돌출부(52,53)의 일부가 증발농축실(10) 및 건조실(40)의 배출구(13,42)에 각각 위치되게 한다. 이때, 나선형배출기(50)는 회전봉(51)의 외주연에 교반패들(54)을 수평 부착시킨다.

한편, 상기 증발농축실(10)의 일측에는 폐수공급펌프(61)와 연결시킨 폐수공급관(60)이 연결되게 하고, 증발농축실(10) 및 건조실(40)의 스팀재킷(11,41)에 스팀공급관(70)이 연결되게 한다.

상기 증발농축실(10)의 타측에는 순환펌프(80)를 연결하되 증발농축실(10)의 상부와 연결시키는 순환배관(81)이 연결되게 한다. 그리고, 증발농축실(10)의 외면 상부에는 유도관(91)을 연결하여 미스트세퍼레이터(90) 및 진공응축기(100)가 연결되게 하고, 미스트세퍼레이터(90)에 분리액이송배관(92)을 연결하여 증발농축실(10)의 상부와 연결되게 하며, 진공응축기(100)에 진공펌프(110)와 응축수배출펌프(120)가 각각 연결되게 한다.

또한, 기액분리기(130)를 건조실(40)의 상부와 연결되게 하되 유도관(91) 및 순환펌프(80)에 각각 연결되게 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 낮은 온도에서의 폐수의 증발을 유도하기 위해 진공펌프(110)를 통하여 증발농축실(10)의 내부에 약 200Torr의 진공이 형성되게 한다.

상기 증발농축실(10)에 진공이 형성되면 폐수공급펌프(61)가 가동되고 동시에 공급밸브(62)가 열리면서 폐수공급관(60)을 통하여 폐수가 증발농축실(10)로 유입되어 내벽을 따라 얇은 막상으로 자연유하하게 된다.

상기 증발농축실(10)에 연결된 액면계(82)까지 폐수가 공급되면 공급밸브(62)가 닫히고 교반모터(30)가 서서히 구동되면서 순환펌프(80)를 가동하여 순환배관(81)을 통해 증발농축실(10)의 상부로 유입되게 한다.

상기 순환펌프(80)에 의해 증발농축실(10)로 공급된 폐수는 교반모터(30)의 구동과 함께 회전하는 회전축(20)에 부착된 분배기(21)에 의해 증발농축실(10)의 전열면(12)을 따라 얇은 막상으로 자연유하되고 스팀재킷(11)에 유입된 스팀의 열을 전달받아 증발되며, 교반수단(22)인 회전고리(22a)에 의하여 교반되면서 하부로 이동된다.

이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 회전축(20)의 회전속도 증가에 따라 회전고리(22a)가 점점 상승하면서 회전수가 150rpm 이상일 때 수평상태를 유지하여 회전고리(22a)의 끝단이 전열면(12)과 마찰하게 되고 그 마찰력에 의해 전열면(12)에 부착된 고형물의 스케일이 제거된다.

또한, 상기 분배기(21)에 형성된 장공(21a)을 통하여 증발된 증기가 증발농축실(10)의 상부로 원활하게 이동하게 된다.

상기 증발농축실(10)의 하부에 이동된 폐수는 일시 저장되고 순환펌프(80)에 의해 증발농축실(10)의 상부로 다시 공급되는데, 이러한 폐수의 연속적인 순환으로 폐수중의 수분은 점점 증발되어 응축되고 폐수의 고형물은 점점 농축되며 과포화상태가 유지되면서 결정화되어 증발농축실(10)의 하부에 쌓이게 된다.

상기 결정화된 고형물은 회전축(20)의 하단에 연결된 나선형배출기(50)의 회전과 함께 건조실(40)로 원활하게 유입된 후 건조되어 외부로 배출된다.

이때, 나선형배출기(50)의 외주연에 부착된 교반패들(54)이 건조실(40)로 유입된 고형물을 적절하게 혼합 교반시키면서 스팀재킷(41)에 공급되는 스팀의 열을 균일하게 전달시켜 잔여수분을 증발시키고 고형물을 건조시킨다.

한편, 상기 증발농축실(10)에서 증발된 증기는 유도관(91)을 따라 미스트세퍼레이터(90)를 거친 후 미스트는 분리액이송배관(92)을 통하여 증발농축실(10)로 다시 유입되고 순수증기는 냉각수가 순환되고 있는 진공응축기(100)를 통과하면서 응축되어 하부의 드레인포트(101)에 일시 저장시킨 후 응축수배출관(121)에 연결된 응축수배출펌프(120)를 통하여 배출시키고 증기에 포함된 미량의 불응축성 가스는 진공펌프(110)를 통하여 외부로 배기시킨다.

그리고, 상기 건조실(40)에서 증발된 증기는 기액분리기(130)를 거쳐 순수증기는 유도관(91)을 통하여 응축되고 미스트는 순환펌프(80)를 통하여 증발농축실(10)로 다시 유입된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 폐수증발농축건조장치에 의하면, 폐수의 증발농축공정 및 건조공정이 단일공정으로 이루어지게 됨으로써 장치가 소형화되어 시설비가 절감됨은 물론 운전시간이 감소되어 매우 경제적이다.

또한, 폐수의 증발농축공정에서 발생하는 고형물의 스케일이 연속적으로 제거됨으로써 전열면이 항상 청결하게 되어 전열성능이 고감도로 유지됨은 물론 에너지효율을 향상시키는 탁월한 효과가 있다.

Claims

내부에 진공이 형성되며, 외면에 스팀재킷(11)을 밀착되게 설치하되 내면에 전열면(12)을 형성하여 스팀 열이 전달되게 하고 증발농축되어 결정화된 고형물이 하부로 배출되도록 하단에 배출구(13)를 형성한 증발농축실(10)과; 상기 증발농축실(10)의 내부에 수직으로 설치하며, 장공(21a)을 형성한 분배기(21) 및 교반수단(22)을 외주연에 상하로 배치하되 수평부착시킨 회전축(20)과; 상기 증발농축실(10)의 상단에 설치되어 회전축(20)을 회전시키는 교반모터(30)와; 상기 증발농축실(10)의 하측에 결합되며, 외면에 스팀재킷(41)을 설치하여 결정화된 고형물을 건조시키고 그 건조된 고형물을 외부로 배출시키는 배출구(42)를 하단에 형성한 건조실(40)과; 상기 건조실(40) 내부에 설치하되 회전축(20)의 하단에 회전봉(51)을 수직으로 연결시켜 연동되게 하며, 그 회전봉(51)의 외주연 상하부에 각각 나선형돌출부(52,53)를 형성시켜 나선형돌출부(52,53)의 일부가 증발농축실(10) 및 건조실(40)의 배출구(13,42)에 각각 위치되게 한 나선형배출기(50)와; 상기 증발농축실(10) 내부에 위치한 분배기(21)의 상면으로 폐수를 공급하는 폐수공급관(60)과; 상기 증발농축실(10) 및 건조실(40)의 스팀재킷(11,41)에 연결되는 스팀공급관(70)과; 상기 증발농축실(10)의 하부에 일시 저장되는 증발진행상태의 폐수를 분배기(21)까지 연속적으로 순환시키는 순환펌프(80)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수증발농축건조장치.
제 1항에 있어서,

상기 교반수단(22)은 회전축(20)의 외주연에 다수의 회전고리(22a)를 일정간격 배치시키되 방사형으로 부착시켜 증발농축실(10)에 공급되는 폐수를 교반시키도록 하며, 회전고리(22a)의 끝단이 전열면(12)과 마찰되게 하여 전열면(12)에 부착되는 고형물의 스케일을 제거하여 전열성능을 유지시키도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수증발농축건조장치.
제 1항에 있어서,

상기 나선형배출기(50)는 회전봉(51)의 외주연에 교반패들(53)을 수평 부착시켜 건조실(40)로 유입된 고형물을 혼합 교반하면서 스팀의 열을 고형물에 균일하게 전달시키도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수증발농축건조장치.
제 1항에 있어서,

상기 증발농축실(10)의 외면 상부에 연결되는 유도관(91)을 통하여 미스트세퍼레이터(90) 및 진공응축기(100)가 연결되게 하고, 미스트세퍼레이터(90)에 분리액이송배관(92)을 연결하여 증발농축실(10)에 연결되게 하며, 진공응축기(100)에 진공펌프(110)와 응축수배출펌프(120)가 각각 연결되도록 구성하는 것을 특징으로하는 폐수증발농축건조장치.
제 1항에 있어서,

상기 건조실(40)의 상부에 기액분리기(130)를 연결시키되 증발농축실(10)에 연결된 유도관(91)과 순환펌프(80)에 각각 연결되게 구성하여 순수 증기만이 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수증발농축건조장치.