KR100963062B1

KR100963062B1 - 화학폐기물 처리장치

Info

Publication number: KR100963062B1
Application number: KR1020080026403A
Authority: KR
Inventors: 김태준; 황두성; 이규일; 최윤동; 박진호; 정운수
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2010-06-14
Also published as: KR20090100892A

Abstract

슬러지 형태의 화학폐기물을 처리하는 화학폐기물 처리장치가 개시된다. 슬러지를 포함하는 화학폐기물 처리장치는 우라늄이 포함된 고체폐기물과 탄산염 및 질산염 성분이 포함된 배기가스로 열분해 시키는 열분해부를 포함한다. 상기 열분해부는 상기 제1 슬러지 공급부와 연결되어 상기 슬러지가 이송되는 경로를 제공하는 분해유닛을 포함하고, 상기 분해유닛 외측에 구비된 제1 재킷과 상기 제1 재킷 내로 연소가스를 제공하는 가열유닛으로 이루어져 상기 열분해부를 가열하는 가열부가 구비된다. 따라서, 핵연료 생산시설 등에서 발생되는 방사성 화학폐기물에을 열분해시킬 때, 화학폐기물에 포함된 탄산염 또는 질산염으로 인해 급격하고 폭발적인 열분해 반응을 안정적으로 제어할 수 있다. 또한, 우라늄 화합물이 포함된 화학폐기물로부터 열분해가 가능한 고체폐기물만을 별도로 분리하여 저장할 수 있어서 폐기물의 양과, 저장공간 및 비용을 줄일 수 있다.

원자력, 우라늄 변환 시설, 핵연료, 액체폐기물, 생활하수, 라군(Lagoon), 슬러지, 열분해, 초음파

Description

화학폐기물 처리장치{APARATUS FOR MANAGEMENT CHEMICAL WASTE MATERIAL}

본 발명은 화학폐기물 처리장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 핵연료(nuclear fuel) 생산시설에서 발생되는 방사성 액체폐기물이나 일반 산업체의 화학성분이 포함된 액체폐기물 또는 생활하수 등과 같이 슬러지가 포함된 화학폐기물을 처리하는 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 핵연료 생산시설 또는 우라늄 취급시설에서 발생되는 폐기물은 액상과 고상이 함께 존재하는 슬러지 형태이다.

기존에는 이와 같은 슬러지 형태의 화학폐기물을 처리하는 방법으로써 회분식 용기에 담아 화학폐기물을 일정온도 또는 일정 가열속도로 가열하여 열분해하는 방법을 사용하고 있다. 그런데 질산암모늄(ammonium nitrate, NH4NO3)과 같은 질산염의 결정형 화합물은 일정 온도에서 갑자기 폭발적으로 분해되는 현상이 일어난다. 이와 같은 폭발적인 분해반응으로 인해 질산염 또는 탄산염이 포함되어 있는 우라늄 화합물 및 불용성 화합물 슬러지는 일반 용기에 담아 가열하는 방법에 의해서는 제어하기가 어렵다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄산염 혹은 질산염이 함유된 슬러지를 직접 가열하는 경우에 급격하게 혹은 폭발적인 열분해 반응이 발생하더라도 반응을 안전하게 제어하고, 화학폐기물을 처리할 수 있는 화학폐기물 처리장치를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 슬러지를 포함하는 화학폐기물 처리장치는 우라늄이 포함된 고체폐기물과 탄산염 및 질산염 성분이 포함된 배기가스로 열분해 시키는 열분해부를 포함한다. 여기서, 상기 열분해부는 상기 제1 슬러지 공급부와 연결되어 상기 슬러지가 이송되는 경로를 제공하는 분해유닛을 포함하고, 상기 분해유닛 외측에 구비된 제1 재킷과 상기 제1 재킷 내로 연소가스를 제공하는 가열유닛으로 이루어져 상기 열분해부를 가열하는 가열부가 구비된다.

실시예에서, 상기 분해유닛은 상기 슬러지 및 상기 고체폐기물이 중력에 의해 이송 가능하도록 지면에 대해 소정 각도 경사지게 구비된다. 그리고, 상기 분해유닛을 따라 이송되는 슬러지 및 상기 고체폐기물이 상기 분해유닛 내벽에 점착되는 것을 방지하기 위해서 상기 분해유닛 일측에는 제1 진동발생부가 구비된다. 예를 들어, 상기 제1 진동발생부는 상기 분해유닛과 공명되는 주파수 대역의 고주 파를 발생시키는 고주파 발생기이다.

실시예에서, 상기 슬러지를 소정 온도로 가열하여 수분을 증발시키기 위한 장치가 구비된다. 예를 들어, 상기 라군부와 상기 제1 슬러지 공급부 사이에 구비되어 슬러지를 수용 저장하는 제2 슬러지 공급부와 상기 제1 슬러지 공급부에 가열장치가 구비된다. 여기서, 상기 제1 슬러지 공급부에는 별도의 보조 가열유닛이 구비된다. 그리고, 상기 제2 슬러지 공급부에는 상기 제2 슬러지 공급부 외측을 둘러싸도록 제2 재킷이 구비될 수 있다. 상기 제2 재킷은 상기 제1 재킷의 연소가스 배출측과 연결되어 상기 제1 재킷으로부터 배출되는 연소가스의 잔열을 이용하여 상기 제2 슬러지 공급부를 가열한다. 또한, 상기 슬러지를 여과시켜 액체 성분을 여과시킴으로써 슬러지로부터 수분을 제거하는 것도 가능할 것이다. 따라서, 상기 슬러지를 열분해시키기 이전에 수분을 제거하므로, 상기 슬러지를 열분해하기 위한 시간과 에너지를 절감할 수 있다.

실시예에서, 상기 가열부는 상기 제1 재킷과 상기 제2 재킷 및 다수의 배관을 통과하게 되므로, 상기 연소가스를 강제유동시키기 위한 연소팬이 구비된다. 그리고, 상기 연소팬의 동작을 제어하는 제어부가 구비된다. 여기서, 상기 제어부는 상기 제1 재킷의 출구 압력을 측정하여 상기 연소팬의 동작을 제어한다.

실시예에서, 상기 제1 슬러지 공급부에서 상기 열분해부로 상기 슬러지를 이송하는 이송부가 구비되는 데, 상기 이송부에는 상기 슬러지가 이송부에 점착되는 것을 방지하기 위한 고주파를 발생시키는 제2 진동발생부가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 보조 가열유닛은 상기 이송부에까지 연장되어 구비되며, 상기 보조 가열 유닛으로 인해 상기 이송부를 통해 이송되는 슬러지의 점도를 낮추고 상기 슬러지가 이송되는 동안에도 추가적으로 수분을 증발시킬 수 있다.

실시예에서, 상기 배기부는 상기 배기가스를 배출시키는 동안 상기 배기가스를 응축시켜 수화물(水化物)을 형성하는 배기라인과 상기 배기가스를 대기중으로 방출시키기 이전에 상기 배기가스 중에 포함된 CO 또는 NOX 가스를 산화시키는 가스처리부와 상기 수화물을 저장하는 수화물 저장부로 이루어진다. 특히, 상기 배기라인은 상기 배기가스의 응축 반응이 활발하게 발생할 수 있도록 주름관 형태를 갖는다. 또한, 상기 수화물이 상기 배기라인 내측에 점착되는 것을 방지하기 위한 제3 진동발생부가 구비되며, 상기 제3 진동발생부는 상기 배기라인의 공명주파수 대역의 저주파를 발생시키는 저주파 발생기일 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 화학폐기물 처리장치는 화학폐기물을 저장하여 슬러지를 침전시키는 라군부, 상기 슬러지를 여과시키는 여과부, 상기 슬러지를 수용 저장하는 제1 슬러지 공급부, 상기 슬러지를 고체폐기물과 배기가스로 열분해시키는 열분해부, 상기 열분해부를 가열하는 가열부, 상기 배기가스를 배출시키는 배기부로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 첫째, 핵연료 생산시설 등에서 나오는 방사성 화학폐기물을 열분해할 때, 화학폐기물 내에 포함된 탄산염 또는 질산염으로 인한 급격하고 폭발적인 반응을 방지하고, 열분해 속도를 안정적으로 제어할 수 있어 화학폐기물 처리 작업의 안전성을 높일 수 있다.

둘째, 연속적으로 슬러지를 직접 가열하는 방식의 열분해부를 이용하여 상기 슬러지를 연속적으로 열분해 시키고, 고체폐기물을 연속적으로 쉽게 배출할 수 있다.

셋째, 열분해부의 가열을 위해서 제공되어 배기되는 연소가스를 슬러지로부터 수분을 증발시키는 데 재활용함으로써, 에너지를 절감할 수 있다.

넷째, 우라늄이 포함된 화학폐기물을 직접 가열하여 탄산염 또는 질산염 등을 열분해 시키고, 우라늄이 포함된 고체폐기물만을 별도로 분리하여 저장할 수 있으므로, 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있으며, 저장공간 및 비용을 줄이는 효과가 있다.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서의 화학폐기물은 고체 성분과 액체 성분이 혼합되고, 슬러지를 포함한다. 그리고, 본 실시예를 설명함에 있어서, 상기 화학폐기물은 핵연료를 생산하는 시설이나 우라늄 화합물이 발생하는 시설에서 나오는 우라늄이 포함된 폐기물일 수 있으며, 또는 일반 산업에서 화학 공정의 결과 발생하는 화학폐기물 혹은 독성이 있는 화학폐기물일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학폐기물 처리장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 가열부의 동작을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 도 1의 열분해부를 설명하기 위한 요부 단면도이고, 도 4는 도 1의 배기부를 설명하기 위한 요부 단면도이다.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학폐기물 처리장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 화학폐기물 처리장치는 라군(lagoon)부(10), 제1 슬러지 공급부(40), 제2 슬러지 공급부(20), 열분해부(50) 및 배기부(70)를 포함한다. 그리고, 상기 열분해부(50)에서 열분해된 고체폐기물(W)을 저장하는 고체폐기물 저장부(55)와 상기 배기부(70)에서 응축 형성된 수화물(H)을 저장하는 수화물 저장부(56)를 포함한다.

참고적으로, 도 1에서 슬러지(S) 및 액체폐기물의 유동은 이중 쇄선으로 도시하였다. 그리고, 도 1에서 굵은 실선은 연소가스(C)의 유동을 나타내고, 점선은 배기가스(E)의 유동을 나타낸다.

상기 라군부(10)는 액체 성분과 고체 성분이 혼합된 형태의 화학폐기물을 수용하여 상기 화학폐기물로부터 수분을 증발시키고 슬러지를 침전시킨다.

상기 라군부(10)에서 침전된 슬러지는 상기 제1 슬러지 공급부(40)로 제공된다. 여기서, 상기 라군부(10)는 상기 슬러지(S)를 상기 제1 슬러지 공급부(40)로 공급하기 위한 슬러지 공급 펌프(11)가 구비된다.

상기 제1 슬러지 공급부(40)는 상기 슬러지(S)를 수용하여 상기 열분해부(50)로 슬러지(S)를 공급한다.

여기서, 상기 슬러지(S)는 소정의 점도를 가지므로, 상기 슬러지(S)가 상기 제1 슬러지 공급부(40) 내벽에 점착되는 것을 방지하기 위한 제1 교반기(43)가 구비된다.

한편, 상기 제1 슬러지 공급부(40)에는 상기 슬러지(S)에서 수분을 증발시키기 위한 보조 가열유닛(45)이 구비된다. 예를 들어, 상기 보조 가열유닛(45)은 상기 제1 슬러지 공급부(40) 외측에 구비되어 상기 제1 슬러지 공급부(40)를 직접 가열하는 히터일 수 있다.

상기 제1 슬러지 공급부(40)의 하부에는 상기 슬러지(S)를 상기 열분해부(50)로 이송하기 위한 이송부(41)가 구비된다. 여기서, 상기 보조 가열유닛(45)은 상기 이송부(41)에도 구비될 수 있다.

상기 이송부(41)에는 상기 슬러지(S)가 상기 이송부(41)에 점착되는 것을 방지하기 위한 제2 진동발생부(42)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 진동발생부(42)는 고주파를 발생시키는 고주파 발생기이다.

상기 열분해부(50)는 상기 슬러지(S)를 이송하면서 소정 온도로 가열하여 고체폐기물과 배기가스로 열분해시킨다. 상기 열분해부(50)는 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.

여기서, 상기 화학폐기물은 핵연료를 생산하는 시설이나 우라늄 화합물이 발생하는 시설에서 나오는 우라늄이 포함된 폐기물일 수 있으며, 상기 열분해부(50)는 상기 슬러지(S)를 가열함으로써 탄산염 또는 질산염 등 열분해 가능한 성분과 우라늄이 포함된 고체폐기물(W)로 분리시킨다. 탄산염 및 질산염 성분은 배기가 스(E)에 포함되어 상기 배기부(70)를 통해 배출되고, 상기 고체폐기물(W)은 상기 열분해부(50)와 연결된 고체폐기물 저장부(55)로 포집되어 저장된다.

한편, 상기 슬러지(S)에는 수분이 다량 포함되어 있으므로, 상기 슬러지(S)를 바로 바로 열분해 시킬 수도 있으나, 상기 슬러지(S)로부터 수분을 제거한 후 열분해 시키는 것도 가능할 것이다. 따라서, 상기 슬러지(S)로부터 수분을 제거함으로써 상기 슬러지(S)의 열분해 공정 시간 및 화학폐기물의 처리 시간을 단축시키고 에너지를 절감할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 라군부(10)와 상기 제1 슬러지 공급부(40) 사이에 상기 슬러지(S)를 가열하여 수분을 증발시켜 농축시키기 위한 제2 슬러지 공급부(20)가 구비되고, 상기 슬러지(S)로부터 액체폐기물을 여과시키기 위한 여과부(30)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 슬러지 공급부(20)는 상기 라군부(10)에서 이송된 슬러지(S)를 수용하여 가열에 의해 수분을 증발시켜 제거하고, 상기 여과부(30)는 상기 슬러지(S)를 여과에 의해 액체폐기물이 여과시켜 제거한다.

상기 여과부(30)는 상기 슬러지(S)를 수용하여 여과시키도록 구비되고, 상기 여과된 슬러지(S)를 상기 제1 슬러지 공급부(40)로 이송하는 슬러지 여과포트(32)와 상기 여과된 액체폐기물을 상기 라군부(10)로 이송하는 액체폐기물 여과포트(31)가 형성된다. 또한, 상기 여과부(30)에는 상기 슬러지(S)가 점착되는 것을 방지하기 위한 제2 교반기(33)가 구비된다.

상기 제2 슬러지 공급부(20)는 상기 슬러지(S)를 가열하기 위한 장치가 구비 된다. 예를 들어, 상기 제2 슬러지 공급부(20)는 상기 열분해부(50)에서 사용되고 배기되는 연소가스(C)의 잔열을 이용하여 상기 슬러지(S)를 가열하기 위한 제2 재킷(21)이 구비될 수 있다.

상기 제2 재킷(21)은 후술하는 가열유닛(61)과 연결되어 배기되는 연소가스(C)를 배기시키면서 상기 배기되는 연소가스(C)의 잔열을 이용하여 상기 제2 슬러지 공급부(20)를 가열시키는 장치이다. 따라서, 화학폐기물 처리에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.

상기 배기부(70)는 상기 열분해부(50)와 연결되어 상기 배기부(70)에서 발생되는 배기가스(E)를 대기중으로 배출시킨다. 여기서, 상기 배기부(70)는 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.

이하, 도 2와 도 3을 참조하여 상기 열분해부(50)에 대해 상세하게 설명한다.

상기 열분해부(50)는 상기 슬러지(S)의 이송경로를 제공하는 분해유닛(51)과 상기 분해유닛(51)을 가열하는 가열부(60) 및 상기 고체폐기물 저장부(55)로 이루어진다.

도 2를 참조하면, 상기 분해유닛(51)은 상기 슬러지(S)가 이송 가능한 배관 형태를 갖는다. 또한, 상기 분해유닛(51) 내에서 상기 슬러지(S) 및 상기 고체폐기물(W)이 중력에 의해 상기 분해유닛(51)의 하부로 용이하게 이동되도록 상기 분해유닛(51)은 지면에 대해 소정 각도 경사지게 구비된다. 상기 분해유닛(51)을 경 사지게 구비함으로써 상기 슬러지(S)가 상기 분해유닛(51) 내벽에 점착되는 것을 방지하고, 상기 분해유닛(51) 내벽에 점착된 상기 슬러지(S) 및 상기 고체폐기물(W)의 제거를 용이하게 한다.

한편, 상기 분해유닛(51)의 일측에는 진동을 발생시켜 상기 분해유닛(51) 내벽에 점착된 슬러지(S) 및 상기 고체폐기물(W)을 제거하기 위한 제1 진동발생부(52)가 구비된다. 예를 들어, 상기 제1 진동발생부(52)는 고주파 발생기이다. 그리고, 상기 제1 진동발생부(52)는 상기 분해유닛(51)과 공명하는 주파수 대역의 고주파를 발생시킬 수 있다.

상기 분해유닛(51)의 경사 각도는 상기 분해유닛(51) 내를 유동하는 슬러지(S)의 유동성 및 점성과 같은 특성에 의해 변경될 수 있다. 또한, 상기 분해유닛(51)의 배관 길이 역시 상기 슬러지(S)의 유동성 등의 특성에 의해 결정된다.

즉, 상기 분해유닛(51)의 경사 각도 및 길이는 상기 슬러지(S)가 열분해되기 용이한 조건을 제공하도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 슬러지(S)의 가열온도는 상기 슬러지(S)를 열분해 하기 위한 온도인 약 900℃의 온도이고, 상기 분해유닛(51)의 경사 각도와 길이는 상기 슬러지(S)로부터 더 이상 배기가스가 발생하지 않는 수준이거나, 또는 상기 고체폐기물(W)로부터 배기가스(E)가 더 이상 발생하지 않는 수준으로 결정된다. 또는, 상기 고체폐기물(W)을 저장하는데 있어서 지장이 없도록 감소된 부피의 고체폐기물(W)이 발생되는 수준에서 상기 분해유닛(51)의 경사 각도와 길이를 결정할 수 있다.

상기 분해유닛(51)을 분리 및 장착하기 위한 제1 결합부(511)가 구비될 수 있다. 따라서, 상기 분해유닛(51)은 분리 및 장착이 용이하여 상기 분해유닛(51)의 교체를 위한 작업이 용이하다.

상기 분해유닛(51)의 하부에는 상기 고체폐기물(W)을 수용 저장하는 고체폐기물 저장부(55)가 구비된다. 상기 고체폐기물 저장부(55)는 상기 고체폐기물(W)이 수용되는 소정 체적의 용기로서, 상기 분해유닛(51)과 용이하게 분리 및 장착 가능하도록 하는 제2 결합부(551)가 구비된다. 예를 들어, 상기 제2 결합부(551)는 이음쇠일 수 있다. 그러나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 결합 대상을 용이하게 분리/장착 가능하도록 하는 실질적으로 다양한 부재들이 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 가열부(60)는 가열유닛(61), 제1 재킷(62), 제2 재킷(21) 및 연소팬(65)으로 이루어진다.

예를 들어, 상기 가열유닛(61)은 상기 제1 재킷(62) 내로 소정 온도의 연소가스(C)를 제공하는 버너일 수 있다.

상기 제1 재킷(62)은 상기 연소가스(C)의 유동통로를 형성하고, 상기 연소가스(C)의 유동에 의해 상기 분해유닛(51)이 가열되도록 상기 분해유닛(51) 외측에 구비된다. 예를 들어, 상기 분해유닛(51) 외측으로 상기 제1 재킷(62)이 형성된 이중관 형태를 갖고, 상기 분해유닛(51)을 통해서는 상기 슬러지(S)가 이송되고, 상기 분해유닛(51)과 상기 제1 재킷(62) 사이로는 상기 연소가스(C)가 유동된다.

상기 제1 재킷(62)은 상기 분해유닛(51)의 외측으로 상기 연소가스(C)의 유동이 가능하도록 형성된 배관 형태를 갖는다. 그리고, 상기 제1 재킷(62)의 일단 부에는 상기 가열유닛(61)이 구비되어 상기 제1 재킷(62) 내로 상기 연소가스(C)를 제공하고, 상기 제1 재킷(62)의 타단부는 상기 연소가스(C)를 상기 제2 재킷(21)으로 배출되도록 연결된다.

상기 제2 재킷(21)은 상기 제1 재킷(62)에서 배출되는 연소가스를 유동시킴으로써 상기 제2 슬러지 공급부(20)를 가열하여 상기 제2 슬러지 공급부(20)에 저장된 상기 슬러지(S)로부터 수분을 증발시킨다.

여기서, 상기 연소가스(C)는 상기 제1 재킷(62) 및 상기 제2 재킷(21), 그리고, 여러 배관을 통해 유동하므로, 유동저항으로 인해 상기 연소가스(C)의 공급이 원활하지 못하게 되는데, 상기 제2 재킷(21)의 단부에 상기 연소가스(C)를 강제유동 시키기 위한 연소팬(65)이 구비된다. 그리고, 상기 열분해부(50)의 온도를 조절하기 위해 상기 연소팬(65)의 동작을 제어하는 제어부(651)가 구비된다.

상세하게는, 상기 제어부(651)는 상기 제1 재킷(62)의 상기 연소가스(C) 출구측에 구비되고, 상기 연소가스(C)의 배기 압력을 측정하여 상기 연소팬(65)의 동작을 제어하게 된다. 여기서, 상기 연소팬(65)에는 상기 연소팬(65)을 구동시키기 위한 구동모터와 컨버터(652)가 구비되고, 상기 제어부(651)는 상기 구동모터 및 상기 컨버터(652)와 전기적으로 연결된다.

도 4를 참조하면, 상기 배기부(70)는 상기 열분해부(50)의 일측에 연결되어 상기 배기가스(E)를 배출시키는 배기라인(71)과 배기팬(75)으로 이루어진다. 또한, 상기 배기부(70)의 출구측에는 상기 배기가스(E)를 대기 중으로 배출시키기 전 에 상기 배기가스(E)를 산화처리 시키기 위한 가스처리부(73)가 구비된다.

상기 배기라인(71)은 상기 열분해부(50)의 일측에 구비되어, 상기 배기가스(E)를 배출시킨다. 특히, 상기 배기라인(71)을 통과하는 동안 상기 배기가스(E)는 냉각되고 대기중에 포함된 수분과 접촉하면서 결합하여 수화물(H)을 형성한다.

여기서, 상기 배기라인(71)은 상기 배기가스(E)의 응축 현상의 반응성을 향상시키기 위해서 일부가 주름관 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 주름관의 내면은 표면이 매끄러운 관에 비해서 표면적이 크기 때문에 상기 배기가스(E)가 접촉되는 면적이 증가하게 되고, 상기와 같이 증가된 접촉면적만큼 응축되는 수화물(H)의 양이 증가하는 효과가 있다.

상기 수화물(H)이 일정 크기 이상으로 성장하면 중력에 의해 낙하하게 되므로, 상기 배기라인(71)의 하부에는 상기 수화물(H)을 수용 저장하는 수화물 저장부(56)이 구비된다. 그리고, 상기 수화물 저장부(56)를 상기 배기라인(71)과 용이하게 분리 및 장착 가능하도록 하는 제3 결합부(561)가 구비된다. 예를 들어, 상기 제3 결합부(561)는 이음쇠일 수 있다. 그러나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제3 결합부(561)는 결합 대상을 용이하게 분리/장착 가능하도록 하는 실질적으로 다양한 부재들이 사용될 수 있다.

한편, 상기 수화물(H)이 상기 배기라인(71) 내측에 점착되는 것을 방지하기 위한 제3 진동발생부(72)가 구비될 수 있다. 상기 제3 진동발생부(72)는 상기 배기라인(71)의 외측에 장착되어 소정 주파수의 진동을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 제3 진동발생부(72)는 상기 배기라인(71)의 공명주파수 대역의 주파수를 발생시 키는 저주파 발생기일 수 있다.

상기 배기가스(E)에는 CO와 NOX 가스가 포함되어 있으므로, 상기 가스처리부(73)는 상기 배기부(70)에서 상기 배기가스(E)의 출구측에 구비되고, 상기 배기가스(E)를 가열하여 CO와 NOX 가스를 산화 및 분해시킨다.

한편, 상기 제2 슬러지 공급부(20) 및 상기 여과부(30) 등과 같이 상기 슬러지(S)가 저장된 곳에서는 소정의 배기가스가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 배기부(70)는 상기 열분해부(50) 뿐만 아니라 상기 제2 슬러지 공급부(20) 및 상기 여과부(30)에도 연결된다. 다만, 상기 제2 슬러지 공급부(20)와 상기 여과부(30)에서 발생하는 배기가스를 배출시키는 배관 상에서는 수화물을 응축시키기 위한 장치가 생략될 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학폐기물 처리 방법에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 라군부(10)에서 소정의 화학폐기물을 수용 저장하여 슬러지(S)를 침전시킨다(S11).

상기 라군부(10)에서 침전된 슬러지(S)를 상기 열분해부(50)로 제공한다(S12). 여기서, 상기 슬러지(S)는 수분이 다량 포함된 상태이므로 상기 슬러지(S)를 바로 열분해 시키는 것보다는 상기 슬러지(S)로부터 수분을 일부 제거한 후 열분해 시키는 것이 에너지와 시간을 절감할 수 있어서 효과적이다.

본 실시예에서는 상기 슬러지(S)를 가열하여 상기 슬러지(S)로부터 수분을 증발시켜 농축시킬 수 있다(S13). 또한, 본 실시예에서는 상기 슬러지(S)를 여과하여 액체폐기물을 여과시킴으로써 상기 슬러지(S)로부터 수분을 제거할 수 있다(S14).

여기서, 여과된 액체폐기물은 상기 라군부(10)로 재이송되어(S16) 상기 화학폐기물과 재혼합되고 슬러지(S)를 침전시킨다(S11).

그리고, 상기와 같이 액체폐기물이 여과되고 남은 슬러지(S15)는 열분해부(50)로 공급하기 위한 제1 슬러지 공급부(40)에 저장된다.

여기서, 상기 제1 슬러지 공급부(40)에서도 상기 슬러지(S)를 상기 열분해부(50)로 공급하기에 앞서 상기 슬러지(S)에서 수분을 증발시키는 공정을 수행한다(S17). 예를 들어, 상기 제1 슬러지 공급부(40)에는 상기 제1 슬러지 공급부(40)를 소정 온도로 가열하는 보조 가열유닛(45)이 구비되고, 상기 슬러지(S)를 소정 온도로 가열함으로써 상기 슬러지(S)에서 수분을 제거한다.

상기 열분해부(50)로 이송된 슬러지는 상기 열분해부(50)를 따라 이송되면서 소정 온도로 가열되어 열분해 된다(S18). 예를 들어, 상기 열분해부(50)는 상기 슬러지(S)를 약 900℃로 가열하여 상기 슬러지(S)를 탄산염 및 질산염이 포함된 배기가스(E)와 방사성 성분이 포함된 고체폐기물(W)로 분해시킨다.

상기와 같이 열분해된 고체폐기물(W)은 상기 열분해부(50)의 하부에 구비된 고체폐기물 저장부(55)에 수용되어 저장된다(S19).

상기 열분해부(50)에서 발생되는 배기가스(E)는 상기 열분해부(50)의 일측에 구비된 배기라인(71)을 통해 배출된다(S20).

여기서, 상기 배기라인(71)에서는 상기 배기가스(E)가 배출되는 동안 냉각 및 응축되면서 수화물(H)이 발생한다(S21). 상기 수화물(H)이 일정 크기 이상 성장하면 중력에 의해 하부로 낙하하게 되고, 상기 배기라인(71) 하부에 구비된 수화물 저장부(56)에 수용 저장된다(S22).

상기 수화물(H)이 응축되고 남은 가스 성분은 상기 배기부(70)를 통해 대기중으로 배출된다(S24). 여기서, 상기 대기중으로 방출되는 배기가스(E) 중에는 CO와 NOx 와 같은 성분들이 포함되어 있으므로, 상기 CO와 NOx 를 소정 온도로 산화처리한 후 대기중으로 배출시킨다(S23).

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학폐기물 처리장치를 설명하기 위한 블록도;

도 2는 도 1의 화학폐기물 처리장치에서 열분해부 및 제1 진동발생부의 동작을 설명하기 위한 단면도;

도 3은 도 1의 화학폐기물 처리장치에서 가열부의 동작을 설명하기 위한 블록도;

도 4는 도 1의 화학폐기물 처리장치에서 배기부 및 제2 진동발생부의 동작을 설명하기 위한 단면도;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학폐기물 처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 라군부 11: 슬러지 공급 펌프

20: 제2 슬러지 공급부 21: 제2 재킷

30: 여과부 31: 액체폐기물 여과포트

32: 슬러지 여과포트 33: 제2 교반기

40: 제1 슬러지 공급부 41: 이송부

42: 제2 진동발생부 43: 제1 교반기

45: 보조 가열유닛 50: 열분해부

51: 분해유닛 52: 제1 진동발생부

55: 고체폐기물 저장부 56: 수화물 저장부

60: 가열부 61: 가열유닛

62: 제1 재킷 65: 연소팬

70: 배기부 71: 배기라인

72: 제3 진동발생부 73: 가스처리부

75: 배기팬 511: 제1 결합부

551: 제2 결합부 561: 제3 결합부

651: 제어부 652: 컨버터

C: 연소가스 E: 배기가스

H: 수화물 S: 슬러지

W: 고체폐기물

Claims

슬러지(Sludge)가 포함된 화학폐기물을 저장하고 상기 슬러지를 침전시키는 라군부;

상기 슬러지를 수용하는 제1 슬러지 공급부;

상기 제1 슬러지 공급부와 연결되어 상기 슬러지가 이송되는 경로를 제공하는 분해유닛을 포함하고, 상기 슬러지를 가열하여 고체폐기물과 배기가스로 열분해시키는 열분해부;

상기 분해유닛에 상기 고체폐기물이 점착되는 것을 방지하기 위해서 상기 분해유닛과 공명 고주파를 발생시키는 고주파 발생기인 제1 진동발생부;

상기 분해유닛 외측에 구비된 제1 재킷과 상기 제1 재킷 내로 연소가스를 제공하는 가열유닛을 포함하고 상기 열분해부를 가열하는 가열부;

상기 열분해부와 연결되어, 상기 고체폐기물을 수용 저장하는 고체폐기물 저장부; 및

상기 슬러지 및 상기 슬러지로부터 발생되는 배기가스를 배출시키는 배기부;

를 포함하는 화학폐기물 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 분해유닛은 상기 고체폐기물이 중력에 의해 이송 가능하도록 지면에 대해 경사지게 구비된 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 라군부와 상기 제1 슬러지 공급부 사이에 구비되어 상기 슬러지를 수용되는 제2 슬러지 공급부가 구비되고,

상기 가열부는,

상기 제2 슬러지 공급부 외측에 구비되고, 상기 제1 재킷의 연소가스 배출측과 연결되어 상기 연소가스 이용하여 상기 제2 슬러지 공급부를 가열하는 제2 재킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 가열부는,

상기 제1 재킷 및 상기 제2 재킷과 연결되어 상기 연소가스를 유동시키기 위한 연소팬; 및

상기 제1 재킷의 출구 압력을 측정하여 상기 연소팬의 동작을 제어하는 제어부;

가 더 구비된 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 슬러지 공급부와 상기 열분해부를 연결하여, 상기 슬러지를 상기 열분해부로 제공하는 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 슬러지 공급부 외측에는 상기 제1 슬러지 공급부를 가열하여 상기 슬러지로부터 수분을 증발시키는 보조 가열유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 배기부는,

상기 열분해부 일측에 구비되어 상기 슬러지의 열분해 과정에서 발생하는 배기가스를 배출시키되, 상기 배기가스를 응축시켜 수화물(水化物)을 형성하고, 주름관 형태를 갖는 배기라인;

상기 배기가스 중에 포함된 CO 또는 NOX 가스를 산화시키는 가스처리부; 및

상기 배기라인 하부에 구비되어 상기 수화물(水化物)이 저장되는 수화물 저장부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
제8항에 있어서,

상기 배기라인에는 상기 수화물이 상기 배기라인 내측에 부착되는 것을 방지하기 위해, 상기 배기라인의 공명주파수 대역의 저주파를 발생시키는 제3 진동발생부가 구비된 것을 특징으로 하는 화학폐기물 처리장치.
슬러지가 포함된 화학폐기물을 저장하고, 상기 슬러지를 침전시키는 라군부;

상기 슬러지를 수용하여 액체폐기물을 여과시키고, 상기 액체폐기물을 상기 라군부로 이송하는 여과부;

상기 여과부와 연결되어 상기 액체폐기물이 여과된 슬러지를 수용 저장하는 제1 슬러지 공급부;

상기 제1 슬러지 공급부와 연결되어 상기 슬러지가 이송되는 경로를 제공하는 분해유닛을 포함하고, 상기 슬러지를 가열하여 고체폐기물과 배기가스로 열분해시키는 열분해부;

상기 분해유닛에 상기 고체폐기물이 점착되는 것을 방지하기 위해서 상기 분해유닛과 공명 고주파를 발생시키는 고주파 발생기인 제1 진동발생부;

상기 분해유닛 외측에 구비된 제1 재킷과 상기 제1 재킷 내로 연소가스를 제공하는 가열유닛을 포함하고 상기 열분해부를 가열하는 가열부;

상기 열분해부와 연결되어 상기 고체폐기물을 수용 저장하는 고체폐기물 저장부; 및

상기 화학폐기물 및 상기 슬러지로부터 발생되는 배기가스를 포집하고, 대기중으로 배출시키는 배기부;

를 포함하는 화학폐기물 처리장치.