KR100911475B1

KR100911475B1 - 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법

Info

Publication number: KR100911475B1
Application number: KR1020080025290A
Authority: KR
Inventors: 장훈숙; 김민정; 지철권
Original assignee: 미래환경기술(주)
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-08-11

Abstract

워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법을 제공한다.

본 발명은 가정 및 산업체에서 배출되는 방류수를 재이용하도록 처리하는 방법에 있어서, 상기 방류수를 제1 여과부에 공급하고, 상기 제1 여과부에 구비되는 드럼필터로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 1차로 제거하는 1차 여과단계; 상기 제1 여과부로부터 배출되는 방류수를 제2 여과부로 공급하고, 상기 제2 여과부에 구비되는 여재로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 2차로 제거하는 2차 여과단계 ; 상기 제2 여과부로부터 배출되는 방류수가 열교환부의 증발기를 통과하면서 냉매의 증발잠열에 의해 냉각되거나 상기 열교환부의 응축기를 통과하면서 냉매의 응축잠열에 의해 가열되는 열교환 단계 ; 상기 증발기에서 열교환되어 냉각된 방류수를 배출하는 냉각수 배출라인에 구비되는 제1 삼방밸브에 의해서 냉각된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계 ; 및 상기 열교환부의 응축기에서 열교환되어 가열된 방류수를 배출하는 온수 배출라인에 구비되는 제2 삼방밸브에 의해서 가열된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계를 포함한다.

워터 히트, 방류수, 열교환, 디스크드럼필터, 역삼투압, 폐열

Description

워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법{Method for reusing discharge water of waste heat by a water heat}

본 발명은 가정에서 발생한 생활하수 및 산업체에서 배출되는 냉각수,폐수와 같은 방류수에 포함된 폐열을 재이용하도록 처리하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세히는 외부배출되는 방류수를 디스크드럼 필터로서 여과한 다음 워터 히트와 열교환되면서 여과처리된 방류수를 대기온도보다 낮은 방류수로 냉각하거나 대기온도보다 높은 방류수로 가열하여 사용처에 맞추어 방류수를 공업용수, 냉각수 및 난방용수로 재이용할 수 있도록 개선한 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화석에너지 고갈과 지구 온난화로 인해 냉난방에 소요되는 에너지 비용은 급상승하고 있는 실정이며, 이러한 실정을 감안하여 열을 자체적으로 생산하는 것이 아니라 저온의 열원에서 열을 흡수한 후 열을 가하여 고온의 열원으로 열을 운송함으로서 구동에 필요한 동력 에너지보다 상대적으로 더 많은 에너지를 열에너지 형태로 공급하는 에너지 절약형 워터 히트와 같은 열교환기가 적극적으로 개발하여 보급하고 있는 추세이다.

이러한 워터히트의 원리는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창밸브 등으로 이루어지는 순환라인을 통하여 냉매를 순환시키면서 액화와 기화를 반복함으로서, 이와 연결된 주변기기를 통해 냉난방을 수행하는 것이다.

즉, 워터 히트를 이용한 냉방시스템은 증발기에서 냉매가 저온저압의 가스로 증발하면서 열원 대상물로부터 흡열하여 열교환함으로 냉방하는 것이고, 난방시스템은 압축기에서 고온고압의 상태로 압축된 냉매를 응축기에서 방열하면서 액화되고, 이때, 응축기의 방열을 이용하여 난방 및 급탕에 이용하는 것이다.

한편, 인구의 도시집중이나 각종 산업의 발전에 따라 가정이나 산업체 등에서 방출되는 하수처리수, 냉각수 및 공장폐수 등과 같은 방류수의 배출량이 점차 증가하고 있는 실정이다.

그리고, 이러한 방류수는 도 7에 도시한 바와 같이, 동절기 5도 에서 하절기 25도 까지 온도분포를 갖는 폐수열(폐열)을 갖고 있음에도 불구하고 이러한 폐수열을 수거하지 않고 그대로 외부로 배출하였다.

이에 따라, 종래에는 가정이나 산업체에서 외부로 방류되는 방류수에 많은 양의 폐수열을 회수하여 워터 히트의 온수생산에 활용하기 위한 다양한 형태의 설비가 개발되었으나 방류수에 포함된 각종 이물질에 의해 방류수가 순환하는 순환라인 내부에 다량의 스케일 및 유막이 흡착형성됨으로써 상기 워터 히트에서의 열교환 효율을 저하하는 문제점이 있었다.

또한, 방류수를 여과처리한 처리수의 활용도를 다양화하는데 한계가 있어 설비효율을 극대화하는데 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 일정 온도이상을 갖는 폐수열 및 수량의 확보가 용이하고, 순환라인에서의 스케일 발생을 억제하여 열교환시 열효율을 향상시킬 수 있는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 여과처리된 후 열교환부와 열교환되어 대기온도보다 냉각되거나 상승된 방류수의 활용도를 보다 다양화하여 설비효율을 향상시킬 수 있는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 가정 및 산업체에서 배출되는 방류수를 재이용하도록 처리하는 방법에 있어서, 상기 방류수를 제1 여과부에 공급하고, 상기 제1 여과부에 구비되는 드럼필터로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 1차로 제거하는 1차 여과단계; 상기 제1 여과부로부터 배출되는 방류수를 제2 여과부로 공급하고, 상기 제2 여과부에 구비되는 여재로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 2차로 제거하는 2차 여과단계 ; 상기 제2 여과부로부터 배출되는 방류수가 열교환부의 증발기를 통과하면서 냉매의 증발잠열에 의해 냉각되거나 상기 열교환부의 응축기를 통과하면서 냉매의 응축잠열에 의해 가열되는 열교환 단계 ; 상기 증발기에서 열교환되어 냉각된 방류수를 배출하는 냉각수 배출라인에 구비되는 제1 삼방밸브에 의해서 냉각된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하 는 단계 ; 및 상기 열교환부의 응축기에서 열교환되어 가열된 방류수를 배출하는 온수 배출라인에 구비되는 제2 삼방밸브에 의해서 가열된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 1차 여과단계는 상기 드럼필터와 방류수 라인을 매개로 연결되는 방류수 저장조를 갖추어 상기 방류수 저장조에 일시저장된 방류수를 상기 드럼필터로 공급하여 방류수에 포함된 이물질을 제거한다.

바람직하게, 상기 1차 여과단계는 상기 드럼필터의 몸체 일부가 잠기도록 배치되는 방류수 저장조에서 이루어지거나 상기 드럼필터의 몸체 일부가 잠기고 방류수가 일방향으로 흐르는 수로에서 이루어진다.

바람직하게, 상기 2차 여과단계는 상기 1차 여과부와 연결되는 여과탱크의 상측 외부면으로 방류수를 공급하여 상기 여과탱크의 내부에 채워진 여재에 의해서 이물질을 2차로 제거하고, 제거된 이물질이 여과탱크에 잔류하고, 이물질이 제거된 방류수는 상기 여과탱크에 구비되는 지지플레이트의 스트레이너를 통하여 여과탱크의 하측 외부면에 연결된 방류수 라인을 통해 외부배출된다.

더욱 바람직하게, 상기 2차 여과단계는 상기 여재를 세척하는 세척단계를 추가 포함하며, 상기 세척단계는 상기 여과탱크의 하부면에 연결된 세척수공급라인을 통하여 세척수를 세척수공급용 펌프부재로서 상향 공급하고, 상기 여과탱크의 상부면에 구비되는 회전용 모터부재의 회전축에 구비되는 회전날개의 회전에 의해서 여재에 부착된 이물질을 세척수와 더불어 부상시킨 다음, 상기 여재의 상부로 부양되 는 이물질을 세척수 배출라인을 통하여 외부배출한다.

바람직하게, 상기 냉각된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계는 상기 제1 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제1배출라인을 통해 냉각된 방류수를 건천화를 방지하거나 하천 수위를 유지하기 위한 용수로 사용되도록 배출하는 단계와, 상기 제1 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제2배출라인을 통해 냉각된 방류수를 냉난방설비로 공급하여 하절기의 대기온도보다 상대적으로 낮은 저온으로 냉방시키는 열원으로 사용하는 단계를 추가 포함한다.

바람직하게, 상기 가열된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계는 상기 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제3배출라인을 통해 가열된 방류수를 제3여과부로 공급하여 역삼투압용 필터부재에 의해서 방류수를 3차로 여과하는 단계와, 상기 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제4배출라인을 통해 가열된 방류수를 냉난방설비로 공급하여 동절기의 대기온도보다 상대적으로 높은 고온으로 난방시키는 열원으로 사용하는 단계를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 제3 여과부내로 공급되는 방류수는 25 내지 35도의 일정온도를 갖는다.

바람직하게, 상기 제2 여과부와 열교환부와의 사이에 구비되는 승온부에 의해서 상기 열교환부내로 공급되기 전의 방류수를 폐열발생설비에서 제공되는 열원에 의해서 상승시키는 승온단계를 추가 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 승온부에 제공되는 열원은 냉각탑이나 스팀공정에서 발생되는 폐열이다.

더욱 바람직하게, 상기 제2여과부와 승온부사이에 해당하는 방류수 라인에 제3삼방밸브를 갖추어 상기 제3삼방밸브에 의해서 여과된 방류수의 온도에 따라 상기 증발기를 통과하는 제1열교환라인으로 방류수를 공급하거나 상기 승온부측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 단계를 추가 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 승온부와 열교환부사이에 해당하는 방류수 라인에 제4삼방밸브를 갖추어 상기 제4삼방밸브에 의해서 승온된 방류수의 온도에 따라 상기 응축기를 통과하는 제2열교환라인으로 방류수를 공급하거나 상기 열교환부와 연결되는 제3여과부측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 단계를 추가 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 냉각수 배출라인에 제5삼방밸브를 갖추어 상기 폐열발생설비와 연결된 냉각수 분기라인을 통하여 냉각된 방류수를 폐열발생설비측으로 공급하는 단계를 추가 포함한다.

본 발명에 의하면, 가정 및 산업체에서 외부로 배출되는 방류수를 1차, 2차에 걸쳐 이물질을 여과하고, 이물질이 제거된 방류수를 워터 히트와 같은 열교환부와 열교환시킴으로써 대기온도보다 낮은 온도로 냉각하거나 대기온도보다 높은 온도로 가열한 다음 방류수의 사용용도별로 선택적으로 공급할 수 있기 때문에, 일정 온도이상을 갖는 폐수열 및 수량의 확보가 용이하고, 순환라인에서의 스케일 발생을 억제하여 열교환시 열효율을 종래에 비하여 현저히 향상시킬 수 있는 한편, 방류수의 활용도를 보다 다양화하여 설비효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 열교환부로 공급되기 전에 여과된 방류수를 폐열을 이용하여 일정온도 이상 승온시킴으로서 열교환부에서 방류수를 냉각하거나 방류수를 가열하도록 냉매와 열교환되는 열효율을 가일층 향상시킬 수 있다.

그리고, 역삼투압방식으로 구비되는 제3여과부내로 역삼투압효율을 높일 수 있는 온도를 갖는 방류수를 일정하게 공급함으로서 제3여과부에서의 여과효율을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방법은 가정 및 산업체에서 배출되는 하수방류수, 냉각수 및 폐수 등과 같은 방류수에 포함된 이물질을 제거하는 여과단계를 거치면서 여과된 방류수에 포함된 열을 회수하여 난방 또는 냉방의 열원을 사용할 수 있는 것으로, 이러한 방법은 1차 여과단계, 2차 여과단계, 열교환단계 및 제어단계를 포함한다.

즉, 상기 1차 여과단계는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 방류수를 제1 여과부(110)에 공급하고, 상기 제1 여과부(110)에 구비되는 디스크 드럼필터(112)로서 상기 방류수에 포함된 일정크기의 부유되는 이물질을 1차로 제거하는 것이다.

상기 제1 여과부(110)는 방류수 라인(190a)을 통하여 유입되는 일정량의 방류수가 저장되는 방류수 저장조(111)와, 상기 방류수 저장조(111)와 다른 방류수 라인(190b)을 매개로 연결되는 드럼필터(112)를 포함한다.

이에 따라, 상기 방류수 저장조(111)에 일시 저장된 방류수는 상기 방류수 라인(190b)을 통하여 상기 드럼필터(112)내로 유입됨으로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 1차로 여과처리하는 것이다.

상기 디스크 드럼필터(112)는 드럼부재의 내부공간에 적어도 하나 이상 구비되는 디스크필터를 방류수에 일부 대략 60%정도 잠기게 한 상태에서 이를 계속 일정속도 대략 8rpm 으로 회전시킴으로써, 10㎛이상의 입자크기를 갖는 이물질은 디스크드럼필터의 회전방향으로 올려져 수거되는 반면에 이물질이 제거된 방류수는 디스크 드럼필터(112)의 외부로 방출되어 후공정으로 이동하게 된다.

여기서, 상기 디스크 드럼필터(112)는 상기 방류수 저장조(111)와 방류수 라인(190b)을 매개로 연결되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 방류수 저장조(111)내에 몸체일부가 잠기도록 배치되거나 상기 방류수가 일방향으로 흐르는 수로에 몸체 일부 대략 60%정도 잠기도록 배치되어 상기 방류수 저장조(111)내로 유입되거나 상기 수로를 일방향으로 흐르는 방류수에 포함된 이물질을 1차로 제거한 다음, 이물질이 제거된 방류수를 상기 방류수 저장조(111)의 외부로 배출하거나 상기 수로의 출측으로 배출할 수도 있다.

상기 2차 여과단계는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 여과부(110)로부터 방류수 라인(190c)를 통하여 외부배출되는 방류수를 제2 여과부(120)의 내부로 상부로부터 하향 공급함으로써, 상기 제2 여과부(120)의 내부에 구비되는 여재(123)에 의해서 상기 방류수에 포함된 일정크기의 이물질을 2차로 제 거함으로서, 상기 제1여과부(110)에서 1차로 여과된 방류수를 2차로 여과하는 것이다.

즉, 상기 제2 여과부(120)는 상기 제1 여과부(110)와 방류수 라인(190c)을 매개로 연결되고 일정크기의 밀폐된 내부공간을 갖는 여과탱크(121)와, 상기 여과탱크(121)의 내부에 수평하게 배치되는 지지플레이트(122) 및 상기 여과탱크(121)내에 일정량 채워지는 여재(123)를 포함하여 구비된다.

여기서, 상기 지지플레이트(122)는 상기 여재(123)를 지지하는 원판으로서 다수의 스트레이너(122a)를 갖추어 상기 여재(123)가 방류수의 흐름에 따라 상기 여재(123)가 방류수와 더불어 하부로 배출되지 않도록 하는 것이다.

상기 여재(123)는 지지플레이트(122)상에 일정높이 채워지며, 이러한 여재(123)는 모래 또는 활성탄 중 어느 하나를 선택하여 사용하거나 이들을 적정한 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.

이에 따라, 상기 여과탱크(121)의 상측 외부면에 연결된 방류수 라인(190c)을 통해 상기 여과탱크(121)내로 유입된 방류수는 상부로부터 하부로 하향 이동되면서 상기 방류수에 포함된 이물질은 상기 여재(123)에 의해서 걸러져 상기 여과탱크(121)내에 잔류하는 반면에 이물질이 제거된 방류수는 여재(123), 지지플레이트(122)를 거쳐 상기 여과탱크(121)의 하측 외부면에 연결된 다른 방류수 라인(190d)를 통하여 배출되어 후공정으로 공급되는 것이다.

한편, 상기 여과탱크(121)의 하부면에는 세척수공급라인(125a)을 통하여 세척수를 상기 여과탱크(121)내로 강제 공급하는 세척수공급용 펌프부재(125)를 구비 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 여과탱크(121)의 상부면에는 상기 여재(123)에 배치되는 회전날개(126a)를 복수개 구비하는 회전축(126b)을 전원인가시 회전구동시키는 회전용 모터부재(126)를 구비하며, 상기 여과탱크(121)의 상측 외부면에는 상기 회전용 모터부재(126)의 회전구동시 상기 여재(123)로부터 분리되어 상기 여재의 상부로 부양되는 이물질을 상기 세척공급라인(125a)을 통하여 상향 공급되는 세척수와 더불어 외부배출하는 세척수 배출라인(191)을 구비한다.

이에 따라, 상기 여과탱크(121)의 내부에 채워진 여재를 이용한 방류수의 2차 여과시 상기 여재(123)의 표면에 부착되거나 여재들사이에 끼여 있던 이물질을 제거하는 세척작업을 수행하기 위해서, 상기 여과탱크(121)과 연결된 방류수 라인(190c,190d)에 구비된 각 밸브부재를 닫아 상기 여과탱크(121)의 내부로 방류수를 공급하거나 외부로 배출하는 작업을 일시 중단한다.

이러한 상태에서, 상기 세척수 공급용 펌프부재(125)의 작동에 의해서 상기 세척수공급라인(125a)을 통하여 상기 여과탱크(121)의 하부로부터 상부로 세척수를 공급함과 동시에 상기 여과탱크(121)의 상부에 구비된 모터부재(126)의 구동에 의해서 여재(123)에 묻혀진 회전날개(126a)를 일방향으로 회전시키게 되면, 상기 여재(123)에 부착되거나 여재사이에 끼여 있던 이물질은 여재로부터 분리된 다음 세척수와 더불어 상기 여재의 상부로 부상된다.

연속하여, 부상된 이물질은 세척수와 더불어 상기 여과탱크(121)의 상측 외부면에 구비되는 세척수 배출라인(191)을 통하여 외부배출된다.

이러한 세척수에 의한 여재의 세척작업은 방류수를 여과처리하지 않는 동안 수행함으로서 여재가 항상 최상의 상태로 유지되도록 하여 2차 여과부(120)에서의 여과효율을 항상 최상의 조건으로 일정하게 유지할 수 있는 것이다.

상기 열교환 단계는 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제2 여과부(120)로부터 배출되는 방류수가 열교환부(140)에 구비되는 증발기(141)를 통과하는 제1열교환라인(140a)으로 공급됨으로써, 상기 증발기(141)를 거치게 되는 제1열교환라인(140a)을 따라 흐르는 방류수는 액체에서 기체로 상변환되는 냉매의 증발잠열에 의해 방류수의 폐수열이 냉매측으로 전달되는 열교환이 이루어지며, 이에 따라 상기 방류수는 유입시 온도보다 상대적으로 낮은 온도로 냉각되는 것이다.

또한, 상기 제2 여과부(120)로부터 배출되는 방류수가 상기 열교환부(140)에구비되는 응축기(143)를 통과하는 제2열교환라인(140b)으로 공급됨으로써, 상기 응축기(143)를 거치게 되는 제2열교환라인(140b)을 따라 흐르는 방류수는 기체에서 액체로 상변환되는 냉매의 응축잠열인 외부로 방출되는 열에 의해서 냉매에서 발생되는 열이 방류수측으로 전달되는 열교환이 이루어지기 때문에 유입시 온도보다 상대적으로 높은 온도로 가열되는 것이다.

이러한 경우, 8 내지 25도의 온도분포를 갖고 열교환부(140)내로 유입되는 방류수 중 상기 열교환부(140)의 증발기(141)와 열교환된 방류수는 유입시 온도보다 상대적으로 낮은 대략 5도 정도의 온도를 갖는 냉각수로 전환된 다음 냉각수 배출라인(190e)을 통해 후공정으로 공급되는 반면에, 상기 열교환부(140)의 응축기(143)와 열교환된 방류수는 유입시 보다 상대적으로 높은 대략 70도 정도의 온도 를 갖는 온수로 전환된 다음 온수 배출라인(190f)을 통해 후공정으로 공급된다.

여기서, 상기 열교환부(140)는 도 4에 도시한 바와 같이, 증발기(141),압축기(142), 응축기(143) 및 팽창밸브(144)로 이루어지는바, 작동유체인 냉매는 증발, 압축, 응축, 팽창의 변화를 계속하면서 냉매라인(145)을 따라 연속하여 순환하며, 상기 냉매는 프레온(CFC), HCFC, HFC 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

즉, 상기 방류수를 냉각시키는 열교환부(140)에서 냉매가 증발하는 과정은 저온 저압의 습증기 상태의 냉매가 증발기(141)에서 증발되면서 주변에서 증발잠열을 흡수하게 되는바, 이러한 냉매는 제1열교환라인(140a)을 통하여 증발기(141)를 통과하는 방류수의 폐수열을 흡수하면서 증발된 저온저압의 건조 포화증기상태의 냉매로 전환되어 압축기(142)로 배출된다.

그리고, 상기 압축기(142)에서 냉매가 압축하는 과정은 상기 증발기(141)에서 배출된 저온 저압의 건조 포화증기상태의 냉매가 모터(142a)와 연결된 압축기(142)에서 단열 압축하여 고온 고압의 과열 증기상태로 전환되어 상기 응축기(143)로 유입하는 것이다.

또한, 상기 방류수를 응축기(143)에서 가열시키는 응축과정은 상기 응축기(143)로 유입된 고온 고압의 과열 증기상태의 냉매가 응축잠열을 방출시키는바, 이러한 냉매로부터 방출되는 응축잠열에 의해서 제2열교환라인(140b)을 통하여 응축기(143)를 통과하는 방류수에 열을 전달하여 이를 가열시키면서 고온 고압의 포화 액체상태의 냉매로 되어 팽창밸브(144)로 유입된다.

그리고, 상기 팽창밸브(144)에서의 냉매를 팽창하는 과정은 고온고압의 포화 액체상태의 냉매가 등엔탈피 팽창을 하도록 하여 저온 저압의 습증기 상태의 전환시켜 상기 증발기(141)로 유입함으로서 상기와 같은 과정을 순환 반복하는 것이다.

그리고, 상기 열교환부(140)의 출측에는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 증발기(141)와의 열교환에 의해서 5도로 냉각된 방류수를 외부로 배출하는 냉각수 배출라인(190e)을 구비하고, 상기 냉각수 배출라인(190e)에는 제1,2배출라인(151a,151b)와 선택적으로 연결되는 제1 삼방밸브(151)를 구비한다.

이에 따라, 상기 제1 삼방밸브(151)에 의해서 상기 냉각수 배출라인(190e)과 선택적으로 연결되는 제1배출라인(151a)을 통하여 배출되는 방류수는 건천화를 방지하거나 하천 수위를 유지하기 위한 용수로 사용될 수 있는 것이다.

또한, 상기 제1 삼방밸브(151)에 의해서 상기 냉각수 배출라인(190e)과 선택적으로 연결되는 제2배출라인(151b)은 사무실이나 공장동에 구비되는 냉난방설비(160)와 연결됨으로서 상기 제2배출라인(151b)을 통해 배출되는 냉각된 방류수는 하절기의 대기온도보다 상대적으로 낮은 저온으로 사무실이나 공장동의 내부를 냉방시키는 열원으로 사용하게 된다.

그리고, 상기 열교환부(140)의 출측에는 상기 응축기(143)와의 열교환에 의해서 70도 가열된 방류수를 외부로 배출하는 온수 배출라인(190f)을 구비하고, 상기 온수배출라인(190f)에는 제3,4배출라인(152a,152b)과 선택적으로 연결되는 제2 삼방밸브(152)를 구비한다.

이에 따라, 상기 제2 삼방밸브(152)와 선택적으로 연결되는 제3배출라 인(152a)은 제3여과부(170)와 연결되어 상기 제3배출라인(152a)을 통하여 배출되는 고온의 방류수는 제3여과부(170)로 공급함으로서, 상기 제3여과부(170)로 공급된 방류수는 역삼투압필터부재에 의해서 상기 제2 여과부(120)에서 2차 여과된 방류를 3차로 여과하게 된다. 이에 따라, 상기 제3여과부(170)에서는 2차 여과시 제거되는 이물질보다 상대적으로 더 작은 크기의 이물질을 포함하는 농축수를 외부로 배출하고, 3차 여과된 처리수는 공장용수로 사용할 수 있도록 외부로 배출할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 제3 여과부(170)에서 역삼투압방식에 의해서 이루어지는 3차 여과의 효율성을 보다 높이기 위해서 상기 제3 여과부(170)내로 25 내지 35도의 온도를 갖는 방류수가 공급되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제3 여과부(170)내로는 공급되는 방류수의 온도가 25도 보다 낮거나 35도 보다 높으면 투과수량이 저하되기 때문에, 대략 30도 내외의 온도를 갖는 방류수가 공급되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 제2 삼방밸브(152)와 선택적으로 연결되는 제4배출라인(152b)은 사무실이나 공장동 등에 구비되는 냉난방설비(160)와 연결됨으로서 상기 제4배출라인(151b)을 통해 배출되는 가열된 방류수는 상기와 반대로 동절기의 대기온도보다 상대적으로 높은 고온으로 사무실이나 공장동의 내부를 난방시키는 열원으로 사용할 수 있는 것이다.

한편, 상기 제2 여과부(120)와 상기 열교환부(140)와의 사이를 연결하는 방류수 라인(190d)에는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 열교환부(140)내로 공급되는 방류수의 온도를 상승시킴으로서 상기 열교환부(140)에서의 열교환 효율을 높일 수 있도록 승온부(130)를 추가 구비하는 것이 바람직하다.

상기 승온부(130)에는 방류수가 흐르는 방류수 라인(190b)가 통과하도록 하며, 상기 승온부(130)에 제공되는 열원은 공장에 설치되는 냉각탑이나 공정스팀과 같은 폐열발생설비(135)로부터 배출되는 폐열을 이용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2여과부(120)와 승온부(130)와의 사이에 해당하는 방류수 라인(190d)에는 상기 제2여과부(120)에 2차 여과된 다음 상기 승온부(130)로 공급되는 방류수의 온도에 따라 선택적으로 상기 방류수를 상기 열교환부(140)의 증발기(141)를 통과하는 제1열교환라인(140a)으로 공급하거나 상기 승온부(130)측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 제3삼방밸브(131)를 구비할 수도 있다.

상기 제3삼방밸브(131)의 입측에는 상기 제2여과부에서 2차 여과된 다음 방류수 라인(190b)을 통해 공급되는 방류수의 온도를 측정하는 온도계를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 승온부(130)와 열교환부(140)사이에 해당하는 방류수 라인(190d)에는 상기 승온부를 통과하면서 승온된 방류수의 온도에 따라 선택적으로 상기 방류수를 상기 열교환부(140)의 응축기(143)를 통과하는 제2열교환라인(140b)으로 공급하거나 상기 제3여과부(170)측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 제4삼방밸브(132)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제4삼방밸브(131)의 입측에는 상기 승온부(130)에서 승온된 다음 방류 수 라인(190b)을 통해 배출되는 방류수의 온도를 측정하는 온도계를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수 배출라인(190e)에는 상기 폐열발생설비(135)와 연결된 냉각수 분기라인(154)과 선택적으로 연결되어 냉각되어 배출되는 방류수 흐름을 전환시키는 제5삼방밸브(153)를 구비한다. 이에 따라, 상기 제5 삼방밸브(153)의 조작에 의해서 상기 냉각수 분기라인(154)측으로 전환된 냉각된 방류수는 상기 폐열발생설비(135)측으로 공급되어 냉각수로서 사용할 수 있는 것이다.

한편, 상기 방류수가 일방향으로 흐르고 상기 열교환부(140)의 증발기(141)와 응축기(143)를 각각 통과하는 제1,2열교환라인(140a,140b)에는 도 1과 도 6에 도시한 바와 같이, 금속배관의 부식을 방지하는 부식방지부(180)를 각각 구비함으로서 이를 통하여 일방향으로 흐르는 방류수에 의해서 금속배관 내부면에 스케일이 생성되거나 및 금속배관의 내부면을 부식하는 것을 방지할 수도 있다.

즉, 상기 부식방지부(180)는 도 6에 도시한 바와 같이,금속소재로 이루어지는 제1,2 열교환라인(140a,140b)의 중심에 배치되는 금속봉부재(181)와, 상기 금속봉부재(181)의 외측에 일정간격을 두고 배치되는 자석봉부재(182) 및 상기 제1,2열교환라인(140a,140b)에 음극이 전기적으로 연결되고 상기 금속봉부재(181)에 양극이 전기적으로 연결되는 전원인가부를 구비한다.

상기 금속봉부재(181)와 자석봉부재(182)는 상기 제1,2 열교환라인(140a,140b)의 내부면에 고정되는 고정링(185)에 형성된 고정리브(186)에 위치고정될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1,2열교환라인(140a,140b)을 통하여 일방향으로 흐르는 방류수는 상기 자석봉부재(182)에서 제공하는 자기장을 통과하면서 기전력이 유도되어 전위가 상승된다.

그리고, 상기 전원인가부의 양극이 금속봉부재(181)와 접속되고 전원인가부의 음극이 제1,2열교환라인(140a,140b)에 각각 접속된 상태에서 상기 전원인가부에 의해서 통전이 되면, 전기적으로 도체인 방류수를 매개로 하여 금속봉부재(181)로부터 제1,2열교환라인(140a,140b)으로 약한 전류가 흐르게 된다.

이러한 경우, 상기 제1,2열교환라인(140a,140b)으로부터 전자가 용출되어 금속봉부재(181)로 이동하면서 제1,2열교환라인(140a,140b)을 통과하는 방류수에는 전자가 풍부하게 된다.

이에 따라, 상기 제1,2 열교환라인(140a,140b)의 내부에서 자기장을 통과하는 방류수의 에너지 준위가 상승되고, 상기 제1,2열교환라인(140a,140b)으로부터 용출되는 전자가 방류수에 풍부하게 됨으로써, 금속과 방류수사이의 접촉계면의 전위차가 해소되어 정전인력이 감소되고, 이로 인하여 방류수에 포함된 이온들과 현탁물질이 접촉계면에 집중되지 않고 분산되어 배관라인의 내부면에 스케일이 생성되는 것을 방지하고, 이로 인하여 상기 열교환부(140)에서 이루어지는 열교환효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

그리고, 금속원자는 전자를 배출하고 자신은 양이온으로서 용출하게 되어 발생하는 부식과정에서 전자가 금속원자에 충분히 공급되어 상기 제1,2열교환라인(140a,140b)을 구성하는 금속이 이온화되어 용출되는 것을 최대한 억제하여 금속 부식을 방지할 수 있고, 이로 인하여 배관라인의 사용수명을 연장할 수 있는 한편, 열교환효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 채용되는 제1여과부의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 채용되는 제2여과부의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 채용되는 열교환부의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 채용되는 제3여과부의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 워터히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법에 채용되는 부식방지부의 구성도이다.

도 7은 일반적으로 가정 및 산업체에서 배출되는 방류수의 월별 온도변화를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 제1여과부 111 : 방류수 저장조

112 : 디스크드럼필터 120 : 제2 여과부

121 : 여과탱크 122 : 지지플레이트

123 : 여재 125 : 세척수 공급용 펌프부재

126 : 회전용 모터부재 130 : 승온부

140 : 열교환부 140a : 제1 열교환라인

140b : 제2 열교환라인 141 : 증발기

142 : 압축기 143 : 응축기

144 : 팽창밸브 151 : 제1삼방밸브

152 : 제2삼방밸브 170 : 제3여과부

Claims

가정 및 산업체에서 배출되는 방류수를 재이용하도록 처리하는 방법에 있어서,

상기 방류수를 제1 여과부에 공급하고, 상기 제1 여과부에 구비되는 디스크드럼필터로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 1차로 제거하는 1차 여과단계;

상기 제1 여과부로부터 배출되는 방류수를 제2 여과부로 공급하고, 상기 제2 여과부에 구비되는 여재로서 상기 방류수에 포함된 이물질을 2차로 제거하는 2차 여과단계 ;

상기 제2 여과부로부터 배출되는 방류수가 열교환부의 증발기를 통과하면서 냉매의 증발잠열에 의해 냉각되거나 상기 열교환부의 응축기를 통과하면서 냉매의 응축잠열에 의해 가열되는 열교환 단계 ;

상기 증발기에서 열교환되어 냉각된 방류수를 배출하는 냉각수 배출라인에 구비되는 제1 삼방밸브에 의해서 냉각된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계 ; 및

상기 열교환부의 응축기에서 열교환되어 가열된 방류수를 배출하는 온수 배출라인에 구비되는 제2 삼방밸브에 의해서 가열된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계 ; 를 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 1차 여과단계는 상기 디스크드럼필터와 방류수 라인을 매개로 연결되는 방류수 저장조를 갖추어 상기 방류수 저장조에 일시 저장된 방류수를 상기 디스크드럼필터로 공급하여 방류수에 포함된 이물질을 제거함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 1차 여과단계는 상기 드럼필터의 몸체 일부가 잠기도록 배치되는 방류수 저장조에서 이루어지거나 상기 드럼필터의 몸체 일부가 잠기고방류수가 일방향으로 흐르는 수로에서 이루어짐을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 2차 여과단계는 상기 1차 여과부와 연결되는 여과탱크의 상측 외부면으로 방류수를 공급하여 상기 여과탱크의 내부에 채워진 여재에 의해서 이물질을 2차로 제거하고, 제거된 이물질이 여과탱크에 잔류하고, 이물질이 제거된 방류수는 상기 여과탱크에 구비되는 지지플레이트의 스트레이너를 통하여 여과탱크의 하측 외부면에 연결된 방류수 라인을 통해 외부배출됨을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제4항에 있어서, 상기 2차 여과단계는 상기 여재를 세척하는 세척단계를 추가 포함하며, 상기 세척단계는 상기 여과탱크의 하부면에 연결된 세척수공급라인을 통하여 세척수를 세척수공급용 펌프부재로서 상향 공급하고, 상기 여과탱크의 상부 면에 구비되는 회전용 모터부재의 회전축에 구비되는 회전날개의 회전에 의해서 여재에 부착된 이물질을 세척수와 더불어 부상시킨 다음, 상기 여재의 상부로 부양되는 이물질을 세척수 배출라인을 통하여 외부배출함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 냉각된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계는 상기 제1 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제1배출라인을 통해 냉각된 방류수를 건천화를 방지하거나 하천 수위를 유지하기 위한 용수로 사용되도록 배출하는 단계와, 상기 제1 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제2배출라인을 통해 냉각된 방류수를 냉난방설비로 공급하여 하절기의 대기온도보다 상대적으로 낮은 저온으로 냉방시키는 열원으로 사용하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 가열된 방류수의 흐름을 선택적으로 제어하는 단계는 상기 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제3배출라인을 통해 가열된 방류수를 제3여과부로 공급하여 역삼투압용 필터부재에 의해서 방류수를 3차로 여과하는 단계와, 상기 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되는 제4배출라인을 통해 가열된 방류수를 냉난방설비로 공급하여 동절기의 대기온도보다 상대적으로 높은 고온으로 난방시키는 열원으로 사용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제7항에 있어서, 상기 제3 여과부내로 공급되는 방류수는 25 내지 35도의 일정온도를 가지는 것을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 여과부와 열교환부와의 사이에 구비되는 승온부에 의해서 상기 열교환부내로 공급되기 전의 방류수를 폐열발생설비에서 제공되는 열원에 의해서 상승시키는 승온단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제9항에 있어서, 상기 승온부에 제공되는 열원은 냉각탑이나 스팀공정에서 발생되는 폐열임을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제9항에 있어서, 상기 제2여과부와 승온부사이에 해당하는 방류수 라인에 제3삼방밸브를 갖추어 상기 제3삼방밸브에 의해서 여과된 방류수의 온도에 따라 상기 증발기를 통과하는 제1열교환라인으로 방류수를 공급하거나 상기 승온부측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제9항에 있어서, 상기 승온부와 열교환부사이에 해당하는 방류수 라인에 제4삼방밸브를 갖추어 상기 제4삼방밸브에 의해서 승온된 방류수의 온도에 따라 상기 응축기를 통과하는 제2열교환라인으로 방류수를 공급하거나 상기 열교환부와 연결되는 제3여과부측으로 공급하도록 방류수의 흐름을 선택적으로 전환시키는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제9항에 있어서, 상기 냉각수 배출라인에 제5삼방밸브를 갖추어 상기 폐열발생설비와 연결된 냉각수 분기라인을 통하여 냉각된 방류수를 폐열발생설비측으로 공급하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 열교환부로 방류수를 공급하는 제1,2 열교환라인의 각 중심에 배치되는 금속봉부재에 양극을 인가하고, 상기 금속봉부재의 외측에 일정간격을 두고 자석봉부재를 배치하고, 상기 제1,2열교환라인에 음극을 인가하여 배관라인의 내부면에 스케일이 생성되는 것을 방지하고, 배관라인이 부식되는 것을 방지하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 워터 히트를 이용한 방류수의 폐열 재이용 처리방법.