KR100540165B1 - 폐수 증발 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발시키고자 하는 폐수를 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되어 회전되는 복수개 이상의 스크류의 일단으로 공급시켜 스크류를 회전시키므로써 폐수가 스크류의 타단으로 이송되도록 하고, 폐수가 공급되는 일단으로 탄화규소를 함유한 마이크로파 발열체를 공급하여 스크류에 의해 폐수와 교반되면서 이송되도록 하며, 폐수의 이송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론을 작동시켜서 마이크로파가 스크류 방향으로 작용하도록 하고, 마그네트론 사이에 연속적으로 배치되어 설치된 근적외선 램프를 작동시켜 근적외선이 스크류 방향으로 작용하도록 하므로써, 폐수에 탄화규소를 함유한 마이크로파 발열체를 공급시켜 복수개 이상의 스크류로 분쇄 및 교반하고 이송시키면서 마이크로파와 근적외선으로 가열하여 증발시킨다. 이의 방법을 적용한 폐수 증발 장치는 프레임, 챔버, 마이크로파 발열체 공급 유니트, 복수개 이상의 스크류, 마그네트론, 근적외선 램프를 구비하여 이루어진다. 이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치에 따르면, 열효율을 극대화시켜 폐수를 수분 및 슬러지를 효과적으로 처리할 수 있어, 처리효율을 더욱 높일 수 있으며, 유지비용을 낮출 수 있다.

Description

폐수 증발 방법 및 장치{WASTE WATER EVAPORATION METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 폐수 증발 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 각종 산업현장 및 가정 등에서 발생되는 하폐수를 증발시켜 처리할 수 있도록 하기 위한 폐수 증발 방법 및 장치에 관한 것이다.

제철, 식품, 제지 공장 등에서 발생되는 각종 공업용 폐수 및 가정에서 발생되는 생활 폐수 등을 효과적으로 처리하기 위한 각종 처리시설이 제안되고 있다. 이와 같은 폐수는 통상 생물학적 또는 물리적인 방법을 통해 이루어지고 있으나, 그 처리 시간이 길고, 처리 시설에 대한 용지 확보 및 유지관리의 어려운 문제점이 대두되고 있다.

따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 폐수를 위한 많은 기술들이 개발되어 특허 출원되고 있으며, 이와 같은 특허 출원된 기술로는 대한민국 특허공보 공고번호 제87-001355호에 "폐기물 처리방법"은 생석회 분말 40.0-56.0의 중량부(部), 규산고토 석회분말 5.0-14.0중량부, 활석분말 3.5-6.5중량부, 탄산석회 분말 12.5-18.0중량부, 점토분말 1.0-3.0중량부, 알민산 칼슘분말 9.0-11.0중량부 및 3산화황 50중량% 이상 함유한 분말 8.5-11.5중량부를 배합하여 이루어지는 처리제를 사용하여 폐기물을 처리하므로써 처리제와 혼합된 폐기물이 산화칼슘과 물과의 화학반응열 및 고화작용에 따른 수화열에 의하여 고온으로 되어서 폐기물중의 수분의 일부가 증발되는 동시 대부분의 수분은 결정수나 수화물로 되어 폐기물의 함수율을 저하시키며 혼합계는 외관상 건조상태로 되는 기술을 제안하고 있다.

그리고 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2002-0005917호에 "다단식 스크류 증발기"는 스크류가 설치된 다수의 증발용 원통을 인접하게 나란히 배치하고, 최상단의 증발용 원통에 주입된 증발대상물은 상부에서 하부로 연속적으로 이송되어 최하단의 증발용 원통을 통해 배출되고, 최하단의 증발용 원통으로 주입된 열풍은 하부에서 상부로 연속적으로 이송되도록 최상단의 증발용 원통을 통해 배기되는 폐수 증발 장치를 제안하고 있다.

또 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0407828호에 "적외선과 고주파를 이용한 수분증발방법"은 증발용기내에 컨베이어 밸트를 회전가능하게 설치하고, 그 컨베이어 밸트의 입구측 상부에 자석을 설치하여 투입된 폐수나 음식물 쓰레기에 포함된 금속성 이물질을 제거하도록 하고, 컨베이어 벨트의 상부에 고주파장치의 양극판과 음극판을 설치하여 폐수나 음식물 쓰레기에 고온의 열을 가하도록 하며, 가열에 의해 발생된 증기를 배출시키는 환풍기를 증발용기에 설치하고, 배출구측에 적외선을 조사하여 폐수나 음식물 쓰레기를 통과하도록 조사하는 적외선 증발로를 설치하여 이루어지는 폐수 증발 방법을 제안하고 있다.

이와 같이 종래 폐수를 증발방식으로 처리하기 위해 제안된 기술들은 컨베이어 벨트 또는 스크류를 사용하여 폐수를 이송시키면서 다양한 종류의 열원을 사용하여 증발공정을 진행하는 장치 및 방법을 제안하고 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술은 열효율이 낮아 폐수 증발에 소요되는 비용이 높고, 폐수의 효과적인 처리를 위해 긴 지체시간을 가져야 하는 문제점이 있다. 예컨대, 대한민국 특허공보 공고번호 제87-001355호 "폐기물 처리방법"은 단순히 산화칼슘과 물의 화학반응열 및 고화작용에 따른 수화열에 의해 폐수가 증발되도록 하므로 각종 중금속이 함유된 슬러지의 효과적인 처리는 기대할 수 있으나, 완전 건조가 아닌 반건조의 상태가 되므로 별도의 2차 처리를 통해 다시 건조공정을 수행해야 하는 문제가 있다. 또한 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2002-0005917 "다단식 스크류 증발기"는 스크류를 다단으로 구성하고, 열풍(또는 전도방식에 의한 가열과 소각로의 폐열을 열원으로 하는 것도 제안)을 사용하여 폐수를 증발시키는 기술을 제안하고 있으나, 이와 같은 방법은 60%이하의 수분을 함유한 폐기물의 증발에도 많은 시간이 소요되고, 열효율이 높지 않아 처리효율이 낮고 유지비용이 높은 문제점이 있어 폐수의 활용에는 어려운 것이다. 또한 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0407828호 "적외선과 고주파를 이용한 수분증발방법"은 컨베이어 밸트를 사용하여 이송시키면서 고주파를 이용해 증발시키고, 출구측에서 적외선을 조사하여 증발시키고자 하고 있으나, 이와 같은 폐수 증발 장치 및 방법은 전술한 예와 같이 효과적인 열효율을 유지하기 어려워 처리효율이 낮고 유지비용이 높은 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 이와 같은 점을 고려하여 제안된 것으로, 종래 제안된 폐수 증발 방법 및 장치보다 더욱 효과적으로 폐수를 처리하므로써 처리효율을 높일 수 있도록 하고, 비교적 간단한 구성을 통해 폐수를 처리할 수 있도록 하므로써 초기 투자비용 및 유지비용을 낮출 수 있는 새로운 형태의 폐수 증발 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명은 밀폐된 내부 공간을 갖는 챔버를 구성하고, 이 챔버 내에 입자형태의 마이크로파 발열체를 주입한 후 여기에 마이크로파를 주사하여 1400℃에서 1500℃의 고온으로 발열시킨 후 폐수 내에서 이 입자들이 활발하게 물과 접촉함으로써 폐수의 가열속도를 더욱 증가시켜 열효율을 더욱 높일 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 폐수 증발 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 마이크로 발열체를 챔버 내에 계속하여 공급시키는 것이 아니라 일정량의 마이크로 발열체를 재순환시켜 반복하여 재활용하여 사용하는 것이 특징이다.

그리고 본 발명은 밀폐된 내부 공간을 갖는 챔버를 구성하고, 이 챔버를 가로 질러 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 복수개의 스크류를 병렬로 설치하여 폐수가 스크류의 회전날에 의해 일방에서 타방으로 이송되도록 하면서 챔버의 전단부에 유입된 폐수에 마이크로파 발열체를 혼합시켜 이 혼합물이 스크류에 의해 이송되면서 분쇄와 교반이 동시에 이루어지도록 하며, 마이크로파 발열체가 혼합된 폐수에 마이크로파와 근적외선에 의한 열원이 작용되도록 하므로써 마이크로파 발열체의 온도가 1400℃에서 1500℃에 이르도록 하여 폐수 처리가 효과적으로 이루어지도록 할 수 있는 새로운 형태의 폐수 증발 방법 및 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 폐수처리시 발생되는 고온의 배기가스를 챔버를 가열하는 보조 열원으로 재사용하므로 자원의 재활용을 통한 운전비용을 절감시킬 수 있는 새로운 형태의 폐수 증발 방법 및 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 증발시키고자 하는 폐수를 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되어 회전되는 복수개 이상의 스크류의 회전날에 의해 일단으로 공급시켜 상기 스크류를 회전시키므로써 상기 폐수가 상기 스크류의 타단으로 이송되도록 하고, 상기 폐수가 공급되는 일단으로 탄화규소를 함유한 마이크로파 발열체를 공급하여 상기 스크류에 의해 상기 폐수와 교반되면서 이송되도록 하며, 상기 폐수의 이송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론을 작동시켜서 마이크로파가 상기 스크류 방향으로 작용하도록 하고, 상기 마그네트론 사이에 연속적으로 배치되어 설치된 근적외선 램프를 작동시켜 근적외선이 상기 스크류 방향으로 작용하도록 하므로써, 상기 폐수에 탄화규소를 함유한 마이크로파 발열체를 공급시켜 상기 복수개 이상의 스크류로 분쇄 및 교반하고 이송시키면서 마이크로파와 근적외선으로 가열하여 증발시킨다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 상기 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 상기 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리시키고, 상기 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 폐수가 공급되는 일단으로 이송시켜서 재사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 상기 스크류가 설치된 내부 공간의 하측에 형성되는 서브 공간으로 폐수의 건조시 발생되는 배기가스가 재유입되도록 하여 상기 내부 공간을 가열시키는 보조 열원으로 작용되도록 하고, 상기 내부 공간의 하측에서 상기 스크류 사이에 형성되어 상기 내부 공간과 틈새로 연통되는 열풍로에 고압 및 고온으로 건조된 열풍이 유입되도록 할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 프레임과; 상기 프레임에 지지되어 수평방향으로 연통되는 내부 공간을 갖고, 전단부에 증발시키고자 하는 폐수가 공급되는 유입 호퍼가 설치되며, 상기 유입 호퍼 다음에 마이크로파 발열체 유입 호퍼가 설치되고, 후단부에 증발처리된 폐수의 건조물이 배출되는 유출 호퍼가 설치되는 챔버와; 탄화규소를 함유한 마이크로파 발열체를 수용하고, 상기 챔버의 마이크로파 발열체 유입 호퍼를 통해 상기 마이크로파 발열체를 공급하기 위한 마이크로파 발열체 공급 유니트와; 상기 챔버의 양단에 회전가능하도록 지지되고, 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되며, 상기 유입 호퍼로 공급된 폐수가 상기 회전날을 따라 상기 유출 호퍼 방향으로 이송되도록 상기 챔버의 내부 공간으로 수평되게 설치되어 상기 챔버의 외부에 설치되는 구동 유니트에 의해 회전되는 복수개 이상의 스크류와; 상기 챔버의 상부에 배치되어 마이크로파가 상기 스크류가 설치된 내부 공간으로 작용하도록 상기 챔버의 수평방향으로 연이어 배치되는 다수개의 마그네트론 및; 상기 챔버의 상부에서 배치되어 근적외선이 상기 스크류 방향으로 작용하도록 상기 챔버의 수평방향으로 연이어 배치되는 다수개의 근적외선 램프를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치는 상기 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 상기 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리하고, 상기 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 마이크로파 발열체 공급 유니트로 공급되도록 하기 위한 마이크로파 발열체 재활용 유니트를 더 포함하되; 상기 마이크로파 발열체 재활용 유니트는 챔버의 유출 호퍼를 통해 배출되는 건조물상의 부유물질이 마이크로파 발열체로부터 분리되도록 하기 위해 상기 건조물에 공기를 불어 풍력이 작용되도록 하기 위한 팬 및, 상기 팬에 의해 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 마이크로 발열체 공급 유니트까지 이송시키기 위해 벨트와 스크류 중 어느 하나를 갖는 이송체를 더 구비할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치에서 상기 챔버는 하측을 형성하는 하부 케이스와, 상기 하부 케이스의 상부에 결합되어 상기 챔버의 상측을 형성하면서 상기 하부 케이스와 내부 공간을 형성하는 상부 케이스 및, 상기 하부 케이스의 내측에서 수평방향으로 결합되어 상기 내부 공간의 하면을 이루고, 상기 내부 공간의 하측에 상기 내부 공간과 분리되는 서브 공간이 형성되도록 하는 분할 플레이트를 구비하고, 상기 내부 공간에서 폐수의 증발 공정을 진행할 때 발생되는 배기가스를 상기 서브 공간으로 공급시키기 위한 배기 유니트를 더 구비할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치에서 상기 분할 플레이트는 상기 스크류와 스크류 사이에 상기 스크류와 간섭되지 않도록 상기 내부 공간으로 돌출되는 바닥면 철부를 구비하고, 상기 하부 케이스는 내측의 양측벽 상부에 내측으로 상기 스크류와 간섭되지 않도록 돌출되는 측면 철부를 구비하며, 상기 바닥면 철부는 내부에 상기 스크류의 길이방향으로 수평되게 열풍로가 형성되고, 상기 분할 플레이트와 일정한 간격으로 틈새가 형성되므로써 상기 내부 공간과 열풍로가 상기 틈새를 통해 연통되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치에서 상기 스크류는 상기 유입 호퍼와 근접되는 위치의 전방부와 상기 유출 호퍼와 근접되는 위치의 후방부 및 상기 전방부와 후방부 사이의 중간부를 구비하고, 상기 중간부에는 상기 스크류의 피치 방향과 수평되게 일방향으로 돌출되는 제 1 믹싱 플레이트가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치되며, 상기 후방부에는 상기 스크류의 피치 방향과 수평되게 양방향으로 돌출되는 제 2 믹싱 플레이트가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치에서 상기 근적외선 램프는 상기 마그네트론과 간섭되지 않도록 상기 마그네트론 사이에 배치되어 설치되고, 상기 근적외선 램프는 근적외선 발열체를 투명한 석영관에 삽입시켜 형성되고, 상기 석영관의 상부 외주면은 도금처리되어 근적외선이 하방향으로 조사되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 장치에서 상기 구동 유니트는 상기 복수개의 스크류의 일단에 위치되도록 설치되고, 상기 복수개의 스크류 중 어느 하나와 체인으로 접속되어 구동력을 전달하는 모터 및; 상기 복수개의 스크류의 타단에 각각 결합되어 서로 맞물리는 기어를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 밀폐된 내부 공간을 갖는 챔버를 구성하고, 이 챔버를 가로 질러 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 복수개의 스크류를 병렬로 설치하여 폐수가 스크류의 회전날에 의해 일방에서 타방으로 이송되도록 하면서 챔버의 전단부에 유입된 폐수에 마이크로파 발열체를 혼합시켜 이 혼합물이 스크류에 의해 이송되면서 분쇄와 교반이 동시에 이루어지도록 하며, 마이크로파 발열체가 혼합된 폐수에 마이크로파와 근적외선에 의한 열원이 작용되도록 하므로써 마이크로파 발열체의 온도가 1400℃에서 1500℃에 이르도록 하여 폐수 처리가 효과적으로 이루어지도록 한다. 특히 본 발명의 폐수 증발 방법 및 장치에 따르면, 마이크로파 발열체는 입자형태로 폐수와 혼합되게 되므로 스크류에 의한 이송시 교반 작용에 의해 폐수내에서 활발하게 운동하게 되어 폐수의 가열속도를 더욱 증가시키게 되므로 열효율을 더욱 높일 수 있도록 한다.

또한 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치는 폐수처리시 사용된 마이크로파 발열체를 건조물로부터 다시 수거하여 반복적으로 재활용하고, 폐수처리시 발생되는 고온의 배기가스(이 가스의 온도는 400℃에서 500℃ 정도이다)를 챔버를 가열하는 보조 열원으로 재사용하므로 자원의 재활용을 통한 유지비를 절감하도록 한다.

마이크로파(microwave)는 특별한 전자관, 클라이스트론, 마그네트론, 메이저 등을 사용하여 발생되며, 그 전송에는 주로 입체회로를 쓰는데, 전자나팔,파라볼라안테나에서 날카로운 지향성을 가지게 하여 방출된다. 이와 같은 마이크로파는 살균력이 강하며 식물이나 물에 잘 흡수되어 열을 발생하는데, 이 성질을 이용해서 만든 대표적인 장치가 전자레인지이다. 본 발명은 이와 같은 마이크로파를 폐수를 건조시키는데 응용한 것이다. 따라서 본 발명에서는 마이크로파의 적용을 위한 구성으로 마이크로파 발생기, 마그네트론, 웨이브 가이드 등 만을 언급하고 있지만, 통상 마이크로파를 발생시키고, 이 마이크로파가 폐수(실질적으로는 마이크로파 발열체) 작용되도록 하는 기술적 구성은 통상의 기술을 적용할 수 있을 것이다.

근적외선(fore infrared rays)은 다른 적외선과 물체 가까이에서만 작용하는 것이 아니라 물체 속에 침투하여 들어와서 작용하므로 열을 발생시킨다. 그리고 이러한 열은 소독과 멸균에 많은 효과가 있다. 본 발명은 이와 같은 근적외선을 사용하여 근적외선에 의한 열원을 사용할뿐만아니라, 후술하는 바와 같이 마이크로파만을 사용했을 때 발생될 수 있는 건조 저하를 방지하여 건조 효율을 높이게 된다.

특히 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치는 폐수의 이송방향으로 연속적으로 마그네트론을 설치하고, 이 마그네트론 사이에 근적외선 램프가 설치되므로 전자레인지의 가열 메커니즘과 마이크로파의 적용시 문제시 될 수 있는 (마이크로파 발열체) 표면 수분(수증기)을 근적외선이 제거하므로 열효율을 극대화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 종래 기술에 비해 처리효율을 더욱 높일 수 있으며, 유지비용을 낮출 수 있다.

본 발명은 통상의 폐수 처리 방법 및 장치와 달리 마이크로파에 의해 발열되는 마이크로파 발열체를 폐수에 혼합하여 마이크로파로 발열시키고 근적외선으로 발열효율을 높이므로써 소향의 에너지를 사용하고서도 고온으로 가열하는 효과를 가져오므로 폐수의 증발효과를 높이는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 마이크로파 발열체는 대표적으로 탄화규소 발열체가 사용될 수 있으며, 마이크로파의 주사에 의해 발열하는 탄화규소를 적정량 함유시킨 세라믹 발열체 조성물, 흑연, 알루미늄, 석회 및 탄화석회 또는 이들의 혼합물 등과 같은 무기계 화합물이 적용될 수 있을 것이다.

이와 같은 마이크로파 발열체는 폐수에 혼합된 상태에서 마이크로파에 의해 높은 온도로 발열되므로써 폐수를 증발시키게 된다. 또한 통상 전자레인지에 등에 사용되는 마이크로파는 대상물(폐수 입자)의 내부 물분자를 진동시켜 그로 인해 발생되는 열에 의해 대상물이 가열되도록 한다. 그런데 이와 같이 마이크로파에 의해 진동되는 물분자는 대상물의 내측으로부터 발생되어 외측으로 이동되는데, 이 과정에서 대상물이 수분에 의해 싸이게 되어 증발효율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치는 마이크로파 발열체에 마이크로파가 작용되도록 하는 마그네트론 사이에 근적외선 램프를 연속적으로 설치하여 마이크로파 발열체 주위를 감싸는 수분을 제거해 주어 마이크로파에 의한 가열과 근적외선에 의한 가열이 효과적으로 이루어지도록 하므로써 폐수의 증발효율을 극대화시키는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다.

도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 증발시키고자 하는 폐수를 회전날(44)의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되어 회전되는 복수개 이상의 스크류(40)의 일단으로 공급시켜 스크류(40)를 회전시키므로써 폐수가 스크류(40)의 회전날(44)에 의해 타단으로 이송되도록 한다. 이때 챔버(20)의 전단부에는 폐수가 유입되는 유입 호퍼(60) 다음에 설치된 마이크로파 발열체 유입 호퍼(210)를 통해 마이크로파 발열체를 공급하여 폐수와 혼합되도록 한다. 그리고 폐수의 이송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론(70)을 작동시켜서 마이크로파가 스크류(40) 방향으로 작용하도록 하고, 마그네트론(70) 사이에 연속적으로 배치되어 설치된 근적외선 램프(80)를 작동시켜 근적외선이 스크류(40) 방향으로 작용하도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 폐수에 마이크로파 발열체를 혼합하여 회전날(44)의 피치가 서로 엇갈리도록 설치된 복수개 이상의 스크류(40)로 분쇄 및 교반하고 이송시키면서 마이크로파와 근적외선으로 가열하여 증발 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 폐수 증발 방법은 전술한 과정에서 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리시키고, 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 폐수가 공급되는 일단으로 이송시켜서 재사용하는 것을 특징으로 한다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐수 증발 장치(10)는 프레임(12; 도 2 참조), 챔버(20), 마이크로파 발열체 공급 유니트(200), 복수개 이상의 스크류(40), 마그네트론(70) 및 근적외선 램프(80)를 구비하여 이루어진다. 프레임(12)은, 도 2에서 보는 바와 같이, 통상 각종 봉재, 판넬, 프로파일(profile) 등을 사용하여 구성되는 골격으로 폐수 증발 장치(10)를 구성하는 각종 구성요소들을 지지한다. 따라서 이와 같은 프레임(12)은 폐수 증발 장치(10)의 구성형태에 따라 다양하게 형성될 수 있을 것이다. 그리고 여기에는 제어부(110)가 구성되는데, 이와 같은 제어부(110)는 폐수 증발 공정을 자동 또는 반자동으로 실시할 수 있도록 각종 요소를 제어하기 위한 것으로, 전자 또는 유공압적인 제어가 적용될 수 있을 것이고, PLC 또는 컴퓨터를 이용한 전체적인 제어가 가능할 것이다.

챔버(20)는 프레임(12)에 지지되어 수평방향으로 연통되는 내부 공간(22)을 갖고, 전단부에 증발시키고자 하는 폐수가 공급되는 유입 호퍼(60)가 설치되며, 유입 호퍼(60) 다음에 마이크로파 발열체 유입 호퍼(210)가 설치되고, 후단부에 폐수가 증발처리되어 부유물질과 마이크로파 발열체가 혼합된 건조물이 배출되는 유출 호퍼(62)가 설치된다. 이때 마이크로파 발열체 공급 유니트(200)는 탄화규소를 함유한 마이크로 발열체를 수용하고, 챔버(20)의 마이크로 발열체 유입 호퍼(62)를 통해 마이크로파 발열체를 공급하도록 설치된다. 이와 같은 챔버(20)는 폐수의 증발 공정을 진행하기 위한 밀폐공간을 형성하기 위한 것으로, 통상 스테인레스 판재를 용접하거나 볼트와 너트 등을 사용하여 체결하므로써 구성된다. 물론 이와 같은 챔버(20)의 구조는 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 구성할 수 있을 것이다. 한편 본 발명에 따른 폐수 증발 장치(10)는 챔버 바닥면(21)이 챔버(20)의 전단부로부터 후단부로 내려가는 기울기(a°)를 갖도록 경사지도록 하므로써 마이크로파 발열체가 혼합된 폐수의 흐름이 원활이 이루어지도록 한다.

이때 본 발명에 따른 폐수 증발 장치(10)는 사용된 마이크로파 발열체를 재활용할 수 있도록 하는 마이크로파 발열체 재활용 유니트(220)를 구비하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 마이크로파 발열체 재활용 유니트(220)는 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리하고, 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 마이크로파 발열체 공급 유니트(200)로 공급되도록 한다. 이 마이크로파 발열체 재활용 유니트(220)는 유출 호퍼(62)를 통해 떨어지는 건조물로부터 무게 차이에 의해 부유물질이 분리되도록 하여 부유 물질 저장조(224)로 저장되도록 하고, 부유물질보다 무거운 마이크로 발열체는 마이크로파 발열체 저장조(226)로 낙화되도록 한다. 챔버(20)의 유출 호퍼(62)를 통해 배출되는 건조물상의 부유물질이 마이크로파 발열체로부터 분리되도록 하기 위해 팬(222)으로 건조물에 공기를 불어 풍력이 작용되도록 한다. 그리고 팬(222)에 의해 부유물질과 분리되어 마이크로파 발열체 저장조(226)에 수용된 마이크로파 발열체는 이송체(230)에 의해 마이크로파 발열체 공급 유니트(200)까지 이송된다. 이때 이송체(230)는 벨트 또는 스크류 형태가 적합하다.

또한 본 발명은 복수개 이상의 스크류(40)를 적용하는 것을 특징으로 한다. 물론 처리 용량이 작은 경우 단일의 스크류를 적용하여 구성할 수도 있지만, 마이크로파 발열체가 혼합되는 폐수의 이송과 함께 이 혼합물의 분쇄 및 교반이 원활하게 이루어지도록 복수개 이상(즉 2개 이상)의 스크류(40)를 병렬로 배치하여 두 스크류(40) 사이로 폐수가 이송되도록 효과적으로 이송되도록 한다. 이와 같은 스크류(40)는 샤프트(42)가 챔버(20)의 양단에 회전가능하도록 지지되어 결합된다. 그리고 복수개 이상의 스크류(40a, 40b, 40c, 40d)는 회전날(44)의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치된다. 그리고 이 스크류(40)는 챔버(20)의 내부 공간(22)으로 수평되게 설치되어 챔버(20)의 외부에 설치되는 구동 유니트(50)에 의해 회전된다.

이와 같이 본 발명에 따른 폐수 증발 장치(10)는 스크류(40a, 40b, 40c, 40d)가 서로의 회전날(44)이 교차하도록 서로 인접되는 스크류(40a과 40b, 40b과 40c, 40c과 40d)의 회전날(44)이 상대에 대해 어긋나도록 설치되므로써 유입 호퍼(60)로 공급된 폐수가 마이크로파 발열체와 혼합된 후 회전날(44)을 따라 유출 호퍼(62) 방향으로 이송되도록 하면서 교반되고 건조되도록 한다.

마그네트론(70)은 마이크로파 발생기(72)에서 발생된 마이크로파가 스크류 방향으로 작용하도록 한다. 즉 이 마그네트론(70)은 챔버(20)의 상부에 배치되어 마이크로파가 스크류(40)가 설치된 내부 공간(22)으로 작용하도록 챔버(20)의 수평방향으로 연이어 배치된다. 근적외선 램프(80)는 챔버(20)의 상부에서 배치되어 근적외선이 스크류(40) 방향으로 작용하도록 챔버(20)의 수평방향으로 연이어 배치된다.

한편 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치는 배기 유니트(90)와 배기 가스 유입로(92)를 추가적으로 구성하여 열효율을 극대화시킬 수 있다. 즉 본 발명에 따른 폐수 증발 장치(10)는 폐수의 증발공정시 1400℃에서 1500℃정도의 고온으로 진행되게 되는데, 이와 같은 과정에서 발생되는 고온의 배기가스를 챔버(20)내로 유입시켜 보조 열원으로 사용할 수 있도록 하는 것이다. 배기가스가 챔버(20)내로 재유입되어 보조 열원으로 사용될 수 있도록 하는 기술적 구성은 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성에 의해 가능할 것이다. 그리고 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치는 열풍 공급 유니트(100)를 구비하여 고온 및 고압의 습기가 제거된 가열 공기(열풍)를 챔버(20)의 내부 공간(22)으로 공급하여 건조효율을 극대화시킬 수 있다. 챔버(20)의 내부 공간(22)으로 공급되는 열풍은 전술한 마이크로파 및 근적외선과 연계되어 건조효율을 더욱 높이도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 8에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 8에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편 각 도면에서 일반적인 폐수 증발 장치의 기술적 내용에 대한 도시 및 상세한 설명은 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 또한 도면의 도시에 있어서 조립부분 또는 연결부분의 크기와 형상이 약간 차이나 보이거나 다른 도면과의 치수차이는 단지 도시상 차이일뿐 본 발명의 기술적 사상을 한정하거나 변경하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치의 정면도이고, 도 3은 도 2에서 보인 폐수 증발 장치의 측면도이며, 도 4a 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 챔버의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 스크류의 설치형태를 상세히 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 건조 장치에서 상부 챔버에 설치되는 스크류의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 근적외선 램프를 상세히 설명하기 위한 도면이다. 이때 도 2 및 도 3은 각 도면의 도시 방향에서 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치의 특징적인 기술적 구성요소와 관련된 부분을 도시할 필요가 있는 부분은 그를 중심으로 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 폐수를 처리하기 위해 다단으로 이루어지는 프레임(12; 본 실시예에서는 3단으로 구성하였다), 프레임(12)의 각 단에 설치되는 챔버(20, 20', 20"), 마이크로파 발열체를 공급하기 위한 마이크로파 발열체 공급 유니트(200), 각 챔버(20)에 4개로 이루어지는 스크류(40, 40', 40"), 마그네트론(70), 근적외선 램프(80) 및 마이크로파 발열체 재활용 유니트(220)를 구비하여 이루어진다.

본 실시예에 따른 프레임(12)은 지면에 대해 수평도를 조절할 수 있도록 하고, 챔버(20, 20', 20")를 포함하는 각종 요소를 안정적으로 지지할 수 있도록 구성된다. 그리고 여기에는 도시하지 않았으나, 폐수 증발 장치(10)의 전체 높이가 높아지는 경우 유지보수 및 관리를 위해 주변 둘레로 난간을 부가하여 편리함을 증대시킬 수 있을 것이다.

본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 상하로 연이어 배치되는 3개의 챔버(20)를 갖도록 구성된다. 폐수는 상부 챔버(20)의 좌측단에 설치된 유입 호퍼(60)를 통해 외부로부터 공급되고, 마이크로파 발열체는 유입 호퍼(60) 다음에 연이어 설치되는 마이크로파 발열체 유입 호퍼(210)를 통해 공급된다. 이때 폐수를 유입 호퍼(60)에 공급하는 방식은, 도시하지는 않았지만, 다양한 형태의 폐수 공급기를 통해 이루어질 것이다. 그리고 마이크로파 발열체 공급 유니트(200)는 통상 정해진 양(폐수의 양이나 폐수의 종류에 따라 설정)의 마이크로파 발열체를 공급하기 위해 정량 공급장치가 사용된다. 한편 챔버(20, 20', 20")들은 중간 호퍼(64, 66)를 통해 연결된다. 따라서 폐수는 유입 호퍼(60)를 통해 상부의 챔버(20)의 일단으로 유입되어 마이크로파 발열체와 혼합되고, 타단으로 이송되어 중간 호퍼(64)를 통해 중간의 챔버(20')의 일단으로 유입된 후 다시 타단으로 이송되어 중간 호퍼(66)를 통해 하부의 챔버(20")의 일단으로 유입된 후 유출 호퍼(62)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

이때 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 유출 호퍼(62)를 통해 외부로 배출되는 건조물에 포함된 마이크로파 발열체를 수거하여 반복적으로 재활용할 수 있도록 한다. 잔여물에서 마이크로파 발열체를 수거하는 방법은, 도 1에서 보인 바와 같이, 유출 호퍼(62)를 통해 떨어지는 건조물로부터 무게 차이에 의해 부유물질이 분리되도록 하여 부유 물질 저장조(224)로 저장되도록 하고, 부유물질보다 무거운 마이크로 발열체는 마이크로파 발열체 저장조(226)로 낙화되도록 한다. 챔버(20)의 유출 호퍼(62)를 통해 배출되는 건조물상의 부유물질이 마이크로파 발열체로부터 분리되도록 하기 위해 팬(222)으로 건조물에 공기를 불어 풍력이 작용되도록 한다. 그리고 팬(222)에 의해 부유물질과 분리되어 마이크로파 발열체 저장조(226)에 수용된 마이크로파 발열체는 벨트 또는 스크류 방식의 이송체(230)에 의해 마이크로파 발열체 공급 유니트(200)까지 이송된다.

이와 같은 챔버(20, 20', 20")는 도 4a 내지 도 5에서 도시한 바와 같은 구조를 갖는다. 즉 도 2 내지 도 5를 참조하면, 챔버(20, 20', 20")는 기본적으로 프레임(12)에 지지되어 수평방향으로 연통되는 내부 공간(22)을 갖도록 형성된다. 이때 각 챔버(20, 20', 20")는 하부 케이스(24), 상부 케이스(26) 및 분할 플레이트(30)를 구비하여 이루어진다. 하부 케이스(24)는 챔버(20, 20', 20")의 하측을 형성하고, 상부 케이스(26)는 하부 케이스(24)의 상부에 결합되어 챔버(20, 20', 20")의 상측을 형성하면서 하부 케이스(24)와 내부 공간(22)을 형성한다. 도 4a 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 분할 플레이트(30)는 하부 케이스(24)의 내측에서 수평방향으로 결합되어 내부 공간(22)의 하면을 이루고, 내부 공간(22)의 하측에 분리되는 서브 공간(23)이 형성되도록 한다. 이와 같이 분할 플레이트(30)에 의해 형성되는 서브 공간(23)에는 내부 공간(22)에서 폐수의 증발 공정을 진행할 때 발생되는 배기가스(이 가스의 온도는 400℃에서 500℃ 정도이다)가 송풍기 등으로 이루어지는 배기 유니트(90)에 의해 공급되어 유입되도록 하므로써 폐수의 증발 공정이 진행되는 내부 공간(22)을 가열하는 열원으로 사용되도록 한다.

또한 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 분할 플레이트(30)상에 바닥면 철부(32)가 설치되고, 하부 케이스{24, 본 실시예에서는 분할 플레이트(30)가 측면으로 연장되도록 하여 그 측면의 상부에 측면 철부(38)가 설치되도록 하였다}의 양측벽에 측면 철부(38)가 설치된다. 도 5를 참조하면, 바닥면 철부(32)는 스크류와 스크류 사이(40a과 40b, 40b과 40c, 40c과 40d 사이)에 스크류와 간섭되지 않도록 내부 공간(22)으로 돌출되어 형성되고, 측면 철부(38)는 하부 케이스(24)의 내측의 양측벽 상부에 내측으로 스크류(40a와 40d)와 간섭되지 않도록 돌출되어 형성된다. 이와 같은 바닥면 철부(32)와 측면 철부(38)는 폐수와 마이크로파 발열체의 혼합물의 이송이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 구성이다. 즉 스크류(40)의 회전날(44)에 의해 이송되는 혼합물이 정체되거나 막히지 않고 원활히 이송되도록 한다.

한편 본 실시예에서 바닥면 철부(32)는 내부에 스크류(40)의 길이방향으로 수평되게 열풍로(37)가 형성되도록 하고, 분할 플레이트(30)와 일정한 간격으로 틈새(34)가 형성되므로써 내부 공간(22)과 열풍로(37)가 틈새(34)를 통해 연통되도록 하였다. 본 실시예에서 분할 플레이트(30)에 바닥면 철부(32)와 틈새(34)를 형성하기 위해 스테인스 판 상에 바닥면 철부(32)를 이루는 앵글을 용접하여 구성하였으며, 틈새(34)는 바닥면 철부(32)의 용접작업시 용접점(36)을 일정한 간격으로 형성하였다. 이와 같은 바닥면 철부(32)의 구성은 히터, 송풍기 등으로 이루어지는 열풍 공급 유니트(100, 도 1 참조)로부터 고온 및 고압으로 가열되어 수분이 제거되므로써 건조된 공기인 열풍을 열풍로(37)로 공급하고, 이 열풍이 틈새(34)를 통해 내부 공간(22)으로 유입되도록 하므로써 건조 효율을 더욱 증가시키도록 한다.

또한, 분할 플레이트(30)는 챔버(20)의 전단부로부터 후단부로 내려가는 기울기를 갖도록 경사지도록 하부 케이스(24)에 결합되어 마이크로파 발열체와 혼합된 폐수의 흐름이 원활하게 이루어지도록 한다.

이와 같이 구성되는 챔버(20, 20', 20")의 외부면은 별도의 커버(28)에 의해서 마감 처리된다.

본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 각 챔버(20, 20', 20")에 4개의 스크류(40)를 적용하여 구성된다. 이와 같은 스크류(40)는 샤프트(42)가 챔버(20)의 양단에 회전가능하도록 지지되어 결합되고, 도 6에서 보는 바와 같이, 근접된 스크류(40a와 40b, 40b와 40c, 40c와 40d)의 회전날(44)의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치된다. 그리고 도 2에서 보인 바와 같이, 각 챔버(20, 20', 20")에 설치되는 스크류(40, 40', 40")는 각 챔버(20, 20', 20")의 길이에 맞도록 챔버(20, 20', 20")의 내부 공간(22)으로 수평되게 설치되어 외부에 설치되는 모터(52)에 의해 회전되어 유입 호퍼(60)로 공급된 폐수가 유출 호퍼(62) 방향으로 이송되도록 하면서 폐수가 교반되고 분쇄되도록 한다. 그리고 본 실시예에 따른 스크류(40, 40', 40")는 정해진 간격으로 각 스크류의 리드 방향과 수평되는 방향으로 돌출되도록 믹싱 플레이트(46)가 정해진 간격으로 연속적으로 설치되어 폐수의 교반과 분쇄가 효과적으로 이루어지도록 한다. 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)는 각 스크류(40, 40', 40")가 특별히 설계된 구동 유니트에 의해 작동되도록 하므로써 구동 구조를 비교적 단순화시킨다. 즉 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서 구동 유니트(50, 도 1 참조)는 4개 스크류(40a, 40b, 40c, 40d; 도 6 참조)의 각 일단에 위치되도록 설치되어 4개의 스크류(40a, 40b, 40c, 40d) 중 어느 하나와 체인(55, 55')으로 접속되어 구동력을 전달하는 모터(52)와, 4개 스크류(40a, 40b, 40c, 40d)의 타단에 각각 결합되어 서로 맞물리는 기어(58)를 구비하여 이루어진다. 즉 모터에 구동 스프로킷(54, 54')을 설치하고, 4개의 스크류(40a, 40b, 40c, 40d) 중 어느 하나의 스크류의 일단에 피동 스프로킷(56, 56')을 설치하여 체인(55, 55')으로 모터(52)의 구동력이 전달되도록 하고, 스크류(40)의 타단이 스퍼 기어 등의 기어(58)에 의해 맞물리도록 하므로써 전체적으로 동일한 회전속도를 갖도록 하는 것이다. 이때 미설명 부호 51은 프레임(12)에 결합되어 모터(52)를 지지하는 모터 지지 프레임이다.

한편 본 실시예에 따른 스크류{40, 본 실시예에서 이와 같은 스크류는 상부 챔버(20)에 설치되는 것이다)에는, 도 7에서 보는 바와 같이, 후방부로 갈수록 증가되는 믹싱 플레이트(46, 46')를 설치된다. 이와 같은 기술적 구성은 초기에 교반과 분쇄기능이 작용되도록 하면 유입된 폐수가 스크류(40)의 상방향으로 넘치게 되어 효과적인 이송과 증발이 이루어지지 않는 점을 방지하도록 하고, 이송되는 마이크로파 발열체 및 폐수중 슬러지의 표면이 어느 정도 건조되었을 때 점진적으로 교반과 분쇄작용이 적용되도록 하여 혼합물의 이송이 원활하게 이루어지는 가운데 효과적인 폐수의 증발이 이루어지도록 하기 위함이다. 이와 같은 스크류(40)는, 도 1 및 도 7을 참조하면, 유입 호퍼(60)와 근접되는 위치의 전방부와, 유출 호퍼(62)와 근접되는 위치의 후방부 및 전방부와 후방부 사이의 중간부로 이루어지고, 중간부에는 스크류(40)의 피치 방향과 수평되게 일방향으로 돌출되는 제 1 믹싱 플레이트(46)가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치되며, 후방부에는 스크류(40)의 피치 방향과 수평되게 양방향으로 돌출되는 제 2 믹싱 플레이트(46')가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치된다.

이와 같은 구성은 갖는 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)에는 마그네트론(70)과 근적외선 램프(80)가 설치되어 효과적으로 폐수를 증발시킬 수 있도록 한다.

마그네트론(70)은 마이크로파 발생기(72)에서 발생된 마이크로파가 스크류 방향으로 작용하도록 한다. 즉 이 마그네트론(70)은 챔버(20)의 상부에 배치되어 마이크로파가 스크류(40)가 설치된 내부 공간(22)으로 작용하도록 챔버(20)의 수평방향으로 연이어 배치된다. 특히 본 실시예에서는, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 마이크로파가 폐수에 효과적으로 작용하도록 하기 위해 웨이브 가이드(74)를 설치하고, 상부 케이스(26)의 형상을 마이크로파의 진행방향과 대응되도록 형성하므로써 마이크로파의 효율이 극대화되도록 하였다.

근적외선 램프(80)는 챔버(20)의 상부에서 배치되어 근적외선이 스크류(40) 방향으로 작용하도록 챔버(20)의 수평방향으로 연이어 배치된다. 특히 이와 같은 근적외선 램프(80)는 파손을 방지하고, 마이크로파의 진행을 방해하지 않도록 하기 위해 마그네트론(70)과 간섭되지 않도록 마그네트론(70) 사이에 배치되어 설치된다. 그리고 도 7에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 폐수 증발 장치(10)에 사용되는 근적외선 램프(80)는 근적외선 발열체(82)를 투명한 석영관(84)에 삽입시켜 형성하고, 석영관(84)의 상부 외주면에 도금(86)처리하여 근적외선이 하방향으로 조사되도록 하므로써 근적외선의 방향을 조절하고, 혹시 발생될 수 있는 마이크로파에 의한 근적외선 발열체(82)의 파손을 방지하도록 하였다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 방법 및 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치에 의하면, 밀폐된 내부 공간을 갖는 챔버를 구성하고, 이 챔버를 가로 질러 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 복수개의 스크류를 병렬로 설치하여 폐수가 스크류의 회전날에 의해 일방에서 타방으로 이송되도록 하면서 챔버의 전단부에 유입된 폐수에 마이크로파 발열체를 혼합시켜 이 혼합물이 스크류에 의해 이송되면서 분쇄와 교반이 동시에 이루어지도록 하며, 마이크로파 발열체가 혼합된 폐수에 마이크로파와 근적외선에 의한 열원이 작용되도록 하므로써 마이크로파 발열체의 온도가 1400℃에서 1500℃에 이르도록 하여 폐수 처리가 효과적으로 이루어지도록 한다. 특히 본 발명은 입자형태의 마이크로파 발열체가 폐수와 혼합되도록 하므로써 스크류에 의한 이송시 교반 작용에 의해 마이크로파 발열체가 폐수내에서 활발하게 운동하여 폐수의 가열속도를 더욱 증가시켜 열효율을 더욱 높일 수 있다. 그리고 폐수의 이송방향으로 연속적으로 마그네트론을 설치하고, 이 마그네트론 사이에 근적외선 램프가 설치되므로 마이크로파의 적용시 문제되는 마이크로파 발열체 표면의 수분을 근적외선이 제거하므로 열효율을 극대화시킬 수 있어 종래 기술에 비해 처리효율을 더욱 높일 수 있으며, 유지비용을 낮출 수 있다. 또한 본 발명은 폐수처리시 사용된 마이크로파 발열체를 건조물로부터 다시 수거하여 재활용하고, 폐수처리시 발생되는 고온의 배기가스를 챔버를 가열하는 보조 열원으로 재사용하므로 자원의 재활용을 통한 운전비용을 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐수 증발 방법 및 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치의 정면도;

도 3은 도 2에서 보인 폐수 증발 장치의 측면도;

도 4a 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 챔버의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 스크류의 설치형태를 상세히 설명하기 위한 도면;

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 건조 장치에서 상부 챔버에 설치되는 스크류의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면;

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수 증발 장치에서 근적외선 램프를 상세히 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 폐수 증발 장치 12 : 프레임

20, 20', 20" : 챔버 21 : 챔버 바닥면

22 : 내부 공간 23 : 서브 공간

24 : 하부 케이스 26 : 상부 케이스

28 : 커버 30 : 분할 플레이트

32 : 바닥면 철부 34 : 틈새

36 : 용접점 37 : 열풍로

38 : 측면 철부

40, 40', 40", 40a, 40b, 40c, 40d : 스크류

42 : 샤프트 44 : 회전날

46 : 제 1 믹싱 플레이트 46' : 제 2 믹싱 플레이트

50 : 구동 유니트

51 : 모터 지지 프레임 52 : 모터

54, 54' : 구동 스프로킷 55, 55' : 체인

56, 56' : 피동 스프로킷 58 : 기어

60 : 유입 호퍼 62 : 유출 호퍼

64, 66 : 중간 호퍼 70 : 마그네트론

72 : 마이크로파 발생기 74 : 웨이브 가이드(wave guide)

80 : 근적외선 램프 82 : 근적외선 발열체

84 : 석영관 86 : 도금

90 : 배기 유니트 92 : 배기가스 유입로

100 : 열풍 공급 유니트 110 : 제어부

200 : 마이크로파 발열체 공급 유니트

210 : 마이크로파 발열체 유입 호퍼

220 : 마이크로파 발열체 재활용 유니트

222 : 팬 224 : 부유물질 저장조

226 : 마이크로파 발열체 저장조 230 : 이송체

Claims (10)

1. 증발시키고자 하는 폐수를 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되어 회전되는 복수개 이상의 스크류의 일단으로 공급시켜 상기 스크류를 회전시키므로써 상기 폐수가 상기 스크류의 회전날에 의해 타단으로 이송되도록 하고, 상기 폐수가 공급되는 일단으로 마이크로파 발열체를 공급하여 상기 스크류에 의해 상기 폐수와 교반되면서 이송되도록 하며, 상기 폐수의 이송방향으로 정해진 간격으로 연속적으로 설치된 마그네트론을 작동시켜서 마이크로파가 상기 스크류 방향으로 작용하도록 하고, 상기 마그네트론 사이에 연속적으로 배치되어 설치된 근적외선 램프를 작동시켜 근적외선이 상기 스크류 방향으로 작용하도록 하므로써, 상기 폐수에 마이크로파 발열체를 공급시켜 상기 복수개 이상의 스크류로 분쇄 및 교반하고 이송시키면서 마이크로파와 근적외선으로 가열하여 증발시키는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 상기 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리시키고, 상기 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 폐수가 공급되는 일단으로 이송시켜서 재사용하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크류가 설치된 내부 공간의 하측에 형성되는 서브 공간으로 폐수의 건조시 발생되는 배기가스가 재유입되도록 하여 상기 내부 공간을 가열시키는 보조 열원으로 작용되도록 하고, 상기 내부 공간의 하측에서 상기 스크류 사이에 형성되어 상기 내부 공간과 틈새로 연통되는 열풍로에 고압 및 고온으로 건조된 열풍이 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 방법.
4. 프레임과;

   상기 프레임에 지지되어 수평방향으로 연통되는 내부 공간을 갖고, 전단부에 증발시키고자 하는 폐수가 공급되는 유입 호퍼가 설치되며, 상기 유입 호퍼 다음에 마이크로파 발열체 유입 호퍼가 설치되고, 후단부에 증발처리된 폐수의 건조물이 배출되는 유출 호퍼가 설치되는 챔버와;

   마이크로파 발열체를 수용하고, 상기 챔버의 마이크로파 발열체 유입 호퍼를 통해 상기 마이크로파 발열체를 공급하기 위한 마이크로파 발열체 공급 유니트와;

   상기 챔버의 양단에 회전가능하도록 지지되고, 회전날의 피치가 서로 엇갈리도록 연이어 병렬로 배치되며, 상기 유입 호퍼로 공급된 폐수가 상기 회전날을 따라 상기 유출 호퍼 방향으로 이송되도록 상기 챔버의 내부 공간으로 수평되게 설치되어 상기 챔버의 외부에 설치되는 구동 유니트에 의해 회전되는 복수개 이상의 스크류와;

   상기 챔버의 상부에 배치되어 마이크로파가 상기 스크류가 설치된 내부 공간으로 작용하도록 상기 챔버의 수평방향으로 연이어 배치되는 다수개의 마그네트론 및;

   상기 챔버의 상부에서 배치되어 근적외선이 상기 스크류 방향으로 작용하도록 상기 챔버의 수평방향으로 연이어 배치되는 다수개의 근적외선 램프를 포함하는 폐수 증발 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 증발된 폐수의 건조물에 풍력을 가하므로써 상기 건조물로부터 마이크로파 발열체와 부유물질을 분리하고, 상기 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 마이크로파 발열체 공급 유니트로 공급되도록 하기 위한 마이크로파 발열체 재활용 유니트를 더 포함하되;

   상기 마이크로파 발열체 재활용 유니트는 챔버의 유출 호퍼를 통해 배출되는 건조물상의 부유물질이 마이크로파 발열체로부터 분리되도록 하기 위해 상기 건조물에 공기를 불어 풍력이 작용되도록 하기 위한 팬 및,

   상기 팬에 의해 부유물질과 분리된 마이크로파 발열체를 상기 마이크로 발열체 공급 유니트까지 이송시키기 위해 벨트와 스크류 중 어느 하나를 갖는 이송체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 챔버는 하측을 형성하는 하부 케이스와,

   상기 하부 케이스의 상부에 결합되어 상기 챔버의 상측을 형성하면서 상기 하부 케이스와 내부 공간을 형성하는 상부 케이스 및,

   상기 하부 케이스의 내측에서 수평방향으로 결합되어 상기 내부 공간의 하면을 이루고, 상기 내부 공간의 하측에 상기 내부 공간과 분리되는 서브 공간이 형성되도록 하는 분할 플레이트를 구비하고,

   상기 내부 공간에서 폐수의 증발 공정을 진행할 때 발생되는 배기가스를 상기 서브 공간으로 공급시키기 위한 배기 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 분할 플레이트는 상기 스크류와 스크류 사이에 상기 스크류와 간섭되지 않도록 상기 내부 공간으로 돌출되는 바닥면 철부를 구비하고,

   상기 하부 케이스는 내측의 양측벽 상부에 내측으로 상기 스크류와 간섭되지 않도록 돌출되는 측면 철부를 구비하며,

   상기 바닥면 철부는 내부에 상기 스크류의 길이방향으로 수평되게 열풍로가 형성되고, 상기 분할 플레이트와 일정한 간격으로 틈새가 형성되므로써 상기 내부 공간과 열풍로가 상기 틈새를 통해 연통되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 스크류는 상기 유입 호퍼와 근접되는 위치의 전방부와 상기 유출 호퍼와 근접되는 위치의 후방부 및 상기 전방부와 후방부 사이의 중간부를 구비하고, 상기 중간부에는 상기 스크류의 피치 방향과 수평되게 일방향으로 돌출되는 제 1 믹싱 플레이트가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치되며, 상기 후방부에는 상기 스크류의 피치 방향과 수평되게 양방향으로 돌출되는 제 2 믹싱 플레이트가 정해진 간격을 갖도록 연이어 설치되는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 근적외선 램프는 상기 마그네트론과 간섭되지 않도록 상기 마그네트론사이에 배치되어 설치되고, 상기 근적외선 램프는 근적외선 발열체를 투명한 석영관에 삽입시켜 형성되고, 상기 석영관의 상부 외주면은 도금처리되어 근적외선이 하방향으로 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 구동 유니트는 상기 복수개의 스크류의 일단에 위치되도록 설치되고, 상기 복수개의 스크류 중 어느 하나와 체인으로 접속되어 구동력을 전달하는 모터 및;

    상기 복수개의 스크류의 타단에 각각 결합되어 서로 맞물리는 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 증발 장치.