KR100437552B1 - 매체를고체함유성분과액체성분으로분리하기위한방법및장치 - Google Patents

Abstract

매체(M)를 고체 함유 성분, 및 필터(12)를 통과한 액체 성분으로 분리하는 동안 필터(12)의 막힘을 방지하기 위해, 본 발명에 따라 매체(M)의 흐름 방향에 대해 적어도 대략 수직인 방향으로 필터(12)가 매체(M)에 대해 이동됨으로써, 필터 잔류물이 필터(12)로부터 스트리핑된다.

Description

매체를 고체 함유 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 방법 및 장치 {PROCESS AND DEVICE FOR SEPARATING A MEDIUM INTO A SOLD MATTTER-CONTAINING COMPONENT AND A LIQUID COMPONENT}

원자력 발전소에서는 예를 들어, 구형 또는 분말형태의 수지 슬러지 또는 래핑제 현탁액과 같이 상이한 종류의 고체 함유 방사성 폐기물 슬러지가 생긴다. 적합한 중간 저장 또는 최종 저장을 위해, 이러한 폐기물 슬러지는 후속 처리 전에, 예컨대 높은 압력하에서 압축되거나 비튜멘(bitumen)과 혼합되기 전에, 먼저 탈수 및 건조되어야 한다. 모세관수 및/또는 압축수를 분리하여 폐수 시스템에 공급하는 건조 전의 탈수 공정의 결과로서, 적은 에너지를 소모하고도 높은 재료 처리량을 달성할 수 있으므로 폐기물의 효과적인 처리가 이루어진다.

이러한 탈수 공정을 위해 통상적으로 흡인 필터가 사용된다. 따라서, 하부에 필터를 포함하는 용기 내의 탈수될 매체에 초과 압력이 제공된다. 그로 인해,매체의 액체 성분, 예컨대 압축수가 필터를 통해 가압된다. 매체의 고체 함유 성분은 필터에 걸리게 된다. 상기 고체 함유 필터 잔류물은 통상적으로 건조 단계에 공급된다.

그러나, 이러한 흡인 필터의 필터 부재는 쉽게 막히므로, 짧은 작동시간 후에 세척되거나 교체되어야 한다.

본 발명은 매체를 고체 함유 성분 및 필터를 통과하는 액체 성분으로 분리하기 위한, 특히 원자력 설비로부터 나온 폐기물 슬러지를 탈수 및 건조시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 목적은 짧은 세척 또는 유지비용으로도 필터의 막힘이 방지되도록 구성된, 매체를 고체 함유 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

방법에 관련해서 본 발명의 목적은 본 발명에 따라 매체의 흐름 방향에 대해 적어도 대략 수직인 방향으로 필터가 매체에 대해 이동됨으로써 필터 잔류물을 필터로부터 제거하고, 매체가 교반됨으로써 달성된다.

본 발명은 필터가 막힐 때, 먼저 매체 내에 포함된 고체 입자가 필터에 달라붙는다는 사실을 기초로 한다. 이것은 주변에 있는 다른 고체 입자와 함께 덩어리로 된다. 이러한 과정은 필터가 완전히 막힐 때까지 계속된다. 고체 입자가 필터에 달라붙는 것을 저지함으로써, 필터의 막힘을 방지하거나 필터의 막힘을 어렵게 할 수 있다. 고체 입자가 필터에 달라붙는 것을 저지하기 위해, 매체의 흐름 방향에 대해 대략 수직인 방향으로 필터와 분리될 매체 사이의 상대 운동이 특히 효과적인 것으로 나타났다.

매체를 액체 성분과 고체 함유 성분으로 분리하기 위해서, 매체가 추가로 교반된다. 이로 인해, 매체 내부에서 열 수송이 촉진됨으로써, 탈수 또는 건조를 위한 매체의 가열이 용이해진다.

바람직하게는 탈수 공정을 지원하거나 또는 건조 공정을 촉진하기 위해, 분리될 매체가 가열된다.

방사성 매체의 처리를 특히 용이하게 하기 위해, 매체가 제 1 탈수 또는 건조 단계 후 제 2 탈수 또는 건조 단계 전에 비방사성 물의 공급에 의해 세척될 수 있다.

장치에 관련해서 본 발명의 목적은 본 발명에 따라 용기 내에 제공된 원통형 필터가 회전 가능하게 배치되고, 용기 내부에 제공된 회전 가능한 선회 암에 혼합 부재가 배치되며, 상기 혼합 부재가 선회 암의 회전시 용기의 내부 표면을 따라 안내됨으로써 달성된다.

탈수 및 건조 공정 동안, 필터가 그 원통형 축을 중심으로 회전함으로써, 매체에 대한 필터의 운동이 매체의 흐름 방향에 대해 대략 수직인 방향으로 이루어진다. 이로 인해, 매체 내에 포함된 고체 입자가 필터에 달라붙는 것을 방지함으로써, 필터의 막힘이 거의 배제된다.

혼합 부재에 의해 매체의 순환 및 그에 따라 혼합이 가능해지므로, 고체 함유 성분 및 액체 성분으로의 매체의 분리 및 매체 내부에서의 열 수송이 촉진된다. 혼합 부재를 용기의 내부 표면을 따라 안내함으로써, 매체 내에 포함된 고체 입자가 용기 벽에 달라붙는 것이 방지된다. 고체 입자가 용기 벽에 달라붙는 것은 방사성 매체의 경우 용기의 부가적인 오염을 일으킬 수 있을 것이다.

용기 내에 있는 매체의 가열을 위해, 용기가 바람직하게는 2중 벽으로 형성되고, 고온 증기 공급 라인이 용기의 2중 벽에 연결된다. 또한, 압축 공기의 공급 라인 및/또는 배출 라인이 용기에 배치될 수 있다.

또다른 바람직한 실시예에서, 필터는 금속 망사를 포함한다. 이러한 금속 망사형 필터는 방사성 폐기물 슬러지의 탈수에 매우 효과적인 것으로 나타났다.

용기의 충전량이 적을 때도 매체의 분리된 액체 성분을 배출하기 위해, 바람직하게는 거의 필터의 바닥까지 뻗은 여과액 배출관이 필터의 내부에 배치된다. 용기에 초과 압력이 제공되면, 여과액 배출관을 통해 여과액 배출 라인 내로 공기의 분출이 방지된다.

본 발명에 의해 얻어지는 장점은 매체를 고체 함유 성분, 및 필터를 통과한 액체 성분으로 분리할 때, 특히 원자력 설비로부터 나온 폐기물 슬러지를 탈수 및 건조시킬 때, 매체의 흐름 방향에 대해 적어도 대략 수직인 방향으로 필터가 매체에 대해 이동됨으로써, 짧은 세척 또는 적은 유지비용으로도 필터의 막힘이 방지된다는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 1은 매체를 고체 함유 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 장치를 나타낸다. 분리 장치(1)는 용기(2)를 포함한다. 용기(2)는 영역(3)에서 원추형으로형성되며 2중 벽으로 구성된다. 용기(2)를 원추형으로 형성함으로써 덮개 또는 밸브로 밀폐되는 좁아진 배출구(4)를 통해 용기(2)를 완전히 비우는 것이 용이해진다. 용기(2)의 내부에는 원추형의 중심축을 중심으로 회전 가능한 선회 암(6)이 배치되고, 상기 선회 암(6)의 단부에는 혼합 부재로서 회전 가능한 교반기(8)가 제공된다. 교반기(8)는 선회 암(6)의 회전시 용기(2)의 원추형 내부 표면의 이물질을 털어내도록 배치된다.

용기(2)의 내부에는 원추형 축에 대해 동축으로 원통형 필터(12)가 그것의 원통형 축을 중심으로 회전가능하게 배치된다. 필터(12)는 금속 망사를 포함한다. 여과액 배출관(14)은 필터(12)의 원통형 축 내에 배치된다. 여과액 배출관(14)은 용기(2)의 외부에서 여과액 배출 라인(16)에 연결된다. 여과액 배출관(14)은 거의 필터(12)의 바닥까지 뻗는다.

밸브에 의해 차폐가능한 압축공기 공급 라인(18), 물 공급 라인(19) 및 재료 공급 라인(20)이 용기(2)에 연결된다. 필터(12)를 청소 및/또는 작동을 중지시키기 위해, 압축공기 공급 라인(18)이 밸브(21)에 의해 차폐 가능한 라인(22)을 통해 여과액 배출 라인(16)에 연결된다.

밸브(23)에 의해 차폐 가능한 용기(2)의 배출구(4) 하부에는 고정된 또는 이동 가능한 용기(24)가 제공된다. 필터 과정을 지지하기 위해, 밸브(23) 및 원추형 영역(3)의 하부가 필터로서 형성될 수 있다. 2중 벽으로 형성된 용기(2)의 원추형 영역(3)에 고온 증기 공급 라인(26) 및 배출 라인(28)이 연결된다.

분리 장치(1)의 작동시 용기(2)는 레벨(30)까지 매체(M), 예컨대 원자력 발전소의 폐기물 슬러지로 채워진다. 매체(M)는 공급 라인(20)을 통해 공급될 수 있으며 액체 성분 및 고체 함유 성분으로 분리된다. 매체(M)의 고체 성분으로부터 액체 성분을 분리하기 위해, 압축 공기 공급 라인(18)에 의해 용기(2)에 초과 압력이 공급된다. 이로 인해, 매체(M)의 액체 성분이 필터(12)를 통해 가압됨으로써, 매체의 액체 성분은 여과액(F)의 형태로 필터(12)의 내부 공간에 도달한다. 여과액(F)은 내부 공간으로부터 압력 비율의 차이로 인해 여과액 배출 라인(16)의 여과액 배출관(14) 및 여과액 배출 라인(16)을 통해 (도시되지 않은) 분리 용기에 공급된다. 따라서, 용기(2) 내에 있는 매체의 고체 함유 성분이 농축됨으로써, 매체(M)가 탈수된다. 여과액 배출관(14)은 거의 필터(12)의 바닥까지 도달함으로써, 낮은 레벨(30)에서도 초과 압력이 제공된 용기(2)로부터 여과액 배출 라인으로의 공기 분출이 방지된다. 매체(M) 내에 포함된 고체 입자에 의해 필터(12)가 막히는 것을 방지하기 위해, 필터(12)가 그것의 원통형 축을 중심으로 회전한다. 달리 표현하면, 필터(12)가 매체(M)의 흐름 방향에 대해 수직인 방향으로 매체(M)에 대해 이동된다.

용기(2)의 2중 벽 원추형 영역에는 고온 증기 공급 라인(26)을 통해 고온 증기가 공급됨으로, 매체(M)가 가열된다. 매체(M)를 이러한 방식으로 가열하는 것은 매체(M)의 액체 성분의 분리, 탈수 및 매체(M)의 고체 함유 성분의 건조를 지지한다. 필터(12)와 함께 선회 암(6)이 회전한다. 상기 선회 암(6)에는 마찬가지로 회전하는 교반기(8)가 배치된다. 이렇게 해서 이루어지는 용기(2) 내에서의 매체(M)의 연속적인 혼합에 의해, 고체 함유 성분 및 액체 성분으로의 매체(M)의분리가 촉진된다. 이로 인해, 매체(M) 내부에서 열 수송이 촉진됨으로써, 매체(M)의 가열이 용이해진다. 용기(2)의 내벽(10)을 따라 안내되는 교반기(8)는 매체(M)의 고체 입자가 용기 내벽(10)에 달라붙는 것을 방지함으로써, 방사성 물질의 처리시 용기(2)의 오염을 방지한다.

매체(M)의 고체 함유 성분의 탈수 및 건조가 이루어진 후에, 남은 잔류물(R)이 배출 밸브(23)의 개방에 의해 용기(24)에 공급된다. 필터(12)의 내부가 추가적으로 필터 배출 라인(16)에 연결된 압축 공기 공급 라인에 의해 초과 압력 미만으로 세팅됨으로써, 필터(12)의 작동이 정지된다.

방사성 매체(M)의 처리시 매체는 제 1 탈수 단계 후에 물 공급 라인(19)을 통한 물(W)의 공급에 의해 세척된다. 이로 인해, 희석 효과가 얻어진다.

분리 장치(1)는 콤팩트한 구조의 부가된 장점을 제공하며 단 하나의 용기(2) 내에서 탈수, 세척 또는 건조와 같은 상이한 처리 공정의 수행을 가능하게 한다. 이것은 특히 방사성 폐기물 슬러지의 처리시 바람직하다. 필터(12), 및 회전하는 선회 암(6)에 배치된 교반기(8)의 회전에 의해, 보다 효과적인 분리 공정이 보장된다. 따라서, 짧은 세척 또는 적은 유지비용으로도 필터(12)의 막힘이 방지된다.

Claims (9)

1. 원자력 설비로부터 나온 폐기물 슬러지를 탈수 및 건조시키기 위해, 매체(M)를 고체 함유 성분 및 필터를 통과하는 액체 성분으로 분리하는 방법에 있어서,

   상기 매체의 흐름 방향에 대해서 수직인 방향으로 상기 필터(12)가 상기 매체(M)에 대해 이동됨으로써 필터 잔류물을 상기 필터(12)로부터 제거하며, 상기 매체(M)가 교반되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 매체(M)는 가열되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 매체(M)는 제 1 탈수 또는 건조 단계를 거친 후에 세척되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 방법.
4. 제 1항에 따른 방법을 매체(M)를 고체 함유 성분과 액체 성분으로 분리하는데 사용하는 장치에 있어서,

   용기(2)내에 회전가능하게 배치된 원통형 필터(12), 및 상기 용기(2)의 내부에 제공된 회전 가능한 선회 암(6)에 배치되며 상기 선회 암(6)의 회전시 상기 용기(2)의 내부 표면(10)을 따라 안내될 수 있는 혼합 부재(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 용기(2)는 2중 벽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.
6. 제 4항 또는 5항에 있어서, 상기 필터(12)는 금속 망사를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.
7. 제 4항 또는 5항에 있어서, 여과액 배출관(14)이 상기 필터(12)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.
8. 제 4항 또는 5항에 있어서, 압축 공기의 공급 라인(18) 및/또는 배출 라인(16)이 상기 용기(2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.
9. 제 4항 또는 5항에 있어서, 고온 증기 공급 라인(26)이 상기 용기(2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 매체의 분리 장치.

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