KR101624914B1 - 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치 - Google Patents

오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이젝터 진공발생장치의 동체 내부에 오염가스를 직접 흡수할 수 있는 기능을 구비한 이젝터 진공발생장치를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치는, 진공증발농축장치(100), 진공 응축기(140)를 포함한 폐수 처리 시스템에 사용되는 이젝터를 구비한 진공발생장치에 있어서, 하부 공간에 순환액이 충진되는 동체(210); 상기 동체(210)의 상부에 형성되고 상기 진공 응축기(140)로부터 오염가스가 유입되는 가스 흡인실(220); 상기 동체(210)의 상부에 설치되고 상기 순환액이 상기 가스 흡인실(220)로 고속으로 분사되는 이젝터 분사노즐(221); 상기 가스 흡인실(220)과 상기 동체(210)의 하부 공간을 연통시키고, 상기 고속 분사된 순환액에 의해 진공이 형성됨으로써 흡입되는 상기 오염가스와 순환액이 혼합, 팽창되는 이젝터 디퓨져(230); 및 상기 이젝터 디퓨져(230)로부터 배출된 상기 오염가스가 통과하는 경로에 설치되고, 상기 순환액이 공급되어 오염가스가 흡수 제거되는 오염가스 흡수부(240)를 포함한다.

Description

오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치{EJECTOR TYPE VACUUMIZING APPARATUS WITH FUNCTION OF REMOVING POLLUTING GAS}
본 발명은 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발농축법을 이용한 폐수처리 과정에서 발생하는 오염가스를 보다 효과적으로 흡수 제거할 수 있는 장치에 관한 것이다.
폐수처리공법 중의 증발농축공법은 일반적으로 폐수를 밀폐된 용기에 유입한 후 스팀이나, 고온의 가스, 열매체 등으로부터 열을 전달받아 증발시킨 다음, 증발된 증기를 진공 응축기로 유도하여 냉각, 응축수로 처리하는 공법이다.
도 1은 종래의 진공증발농축법을 구현하는 폐수처리 시스템을 간략히 나타낸 것이다.
먼저, 처리하고자 하는 폐수 원액이 폐수 저장조(20)로부터 진공증발농축장치(10)로 공급된다. 폐수 원액은 원액 이송펌프(30)에 의해 진공증발농축장치(10)의 내부 액면계에 의해 감지될 때까지 충진된다. 필요한 경우에 상기 폐수 원액에는 화학적 세정 작용을 위한 세정수가 혼합 공급될 수 있다. 그 후 일정 온도 이상의 스팀이 진공증발농축장치(10)의 내부로 공급되어 가열하면, 충진된 폐수 원액이 증발된다.
여기에서 증발효율을 높이고, 폐열의 회수를 용이하게 하기 위하여 용기 내부에 약 100∼150 torr의 진공이 형성되게 하여 폐수의 끓는점을 낮춤으로써 저온에서의 증발을 가능하게 할 뿐만 아니라, 큰 잠열을 가진 저온의 증기를 회수, 재활용할 수 있도록 한다.
상기와 같이 폐수 원액 중의 수분이 증발됨에 따라 폐수 원액 중의 증발잔유물은 점점 농축되어 원하는 농도까지 농축되면, 농축액 이송펌프(40)에 의해 농축액 저장조로 이송되어 별도로 처리되거나, 더욱 농축함으로써 염을 석출하여 장치의 하부에 형성된 배출공을 통해 농축 슬러지로 배출하게 된다.
한편, 폐수 원액으로부터 증발된 증기는 냉각수가 순환되는 진공 응축기(50)에 유도되어 대부분 응축된다. 그 결과 발생하는 응축수는 응축수 이송펌프(60)에 의해 응축수 저장조로 이송되어 별도로 처리된다.
증발 증기 중 일부는 진공 응축기(50) 내에서 응축이 되지 않는데, 예를 들어, 불응축 가스(예: 공기)나, 응축온도가 낮은 VOC류, 응축되거나 물에 흡수되지 않은 암모니아 등은 기체 상으로 후속 공정인 진공발생장치(70)에 유입된다.
상기 폐수처리용 증발농축장치에는 용기 내부에 진공을 형성하는 방법으로 첫째, 수봉식 진공펌프를 이용하는 방법, 둘째, 건식 진공펌프를 사용하는 방법, 셋째, 이젝터를 이용하여 진공을 형성하는 방법 등이 있다.
수봉식 진공펌프는 여러 개의 날개를 가진 임펠라(Impeller)와 실린더로 구성되었으며 임펠라는 실린더와 편심되어 회전을 하는데, 이때 실린더 안에 물을 공급하면 물은 임펠라에 의해 회전력을 부여받아 회전을 하게 되고, 여기서 오는 원심력으로 실린더 벽면에 달라붙어 원형의 고리(Liquid Ring)를 형성하게 된다. 따라서 임펠러와 액체고리 사이에는 임펠라의 편심 차이에서 오는 초승달 모양의 공간이 생기게 되고 이것이 공기를 뽑아내어 진공을 발생시킨다. 부식성 가스의 유입에 어느 정도 내식성을 유지하는 장점이 있지만, 원활하게 진공을 발생시키기 위해서는 저온의 깨끗한 물을 연속으로 공급하여야 하므로 폐수처리를 목적으로 하는 증발농축공법 특성상 다양한 가스상 오염물질이 진공펌프에 유입되어 물의 오염이 가속화하므로 다량의 폐수가 발생되는 단점이 있다.
건식 진공펌프는 두 개의 스크류 회전체가 한 쌍을 이루어 회전하면서 가스를 흡입하고 스크류 사이의 공간을 통하여 단계적으로 압축하여 배기하는 원리에 의하여 진공을 형성하게 되므로 수봉식 진공펌프의 경우처럼 물을 필요치 않아 폐수의 발생이 없는 장점이 있다. 하지만, 다량의 부식성 가스 등이 유입될 경우 부식의 우려가 있으며 후단에 오염가스를 처리하는 대기방지시설을 갖추어야 한다.
이젝터를 이용하여 진공을 발생시키는 방법은 고압의 구동유체를 노즐을 통하여 분사함으로써 구동 유체의 속도에너지를 이용, 진공을 형성하는 방법으로서, 주로 스팀이나 가스, 공기, 물 등을 구동 유체로 사용한다.
폐수의 증발농축공정에서 주로 사용되는 액체 이젝터 진공발생장치는 구동 유체로 물을 사용하는 경우로서 순환액을 고압펌프로 이송하여 이젝터의 노즐을 통해 분사하면 이젝터에 강한 진공이 형성되어 가스상 오염물질 등이 이젝터에 유입, 구동유체와 혼합되어 디퓨져를 통해 배출된다.
도 1 및 도 2에는 상기 이젝터를 이용한 종래의 진공발생장치(70)가 도시되어 있다. 이 진공발생장치(70)는 동체(71)의 내부에 충진된 순환액이 순환 라인(73)을 따라 순환되고, 이 순환액은 동체(71)의 상부에 설치된 디퓨져(72)에 분사 노즐을 통해 고속으로 분사되면서 진공을 발생시킨다. 이 때 상기 진공 응축기(70)로부터 상기 디퓨져(72)의 상부를 통해 유입되는 오염가스는 진공에 의해 발생된 강력한 흡입력에 의해 순환액과 혼합되면서 진공발생장치(70)의 동체(71)로 유입된다.
이 때 고온의 오염 가스와 접촉됨에 따라 순환액의 온도가 계속 상승하는 것을 방지하기 위해 동체(71)의 내부에 냉각용 튜브가 설치되어 냉각수 순환라인(75)을 따라 냉각수가 공급된다.
이와 같이 종래의 이젝터를 이용한 진공발생장치(70)는 단순히 진공증발농축장치(10)에 진공을 형성하고 오염가스를 흡입하는 기능만을 수행할 뿐, 진공형성과정에서 유입되는 오염가스를 독립적으로 처리할 수 있는 별도의 오염 제거기능을 갖추지 못하였다.
그 결과, 종래의 폐수 진공증발농축 공정에 사용되는 진공발생장치(70)는 유입되는 가스상오염물질(NH3, VOC, 불응축성가스 등)을 처리하기 위해 후단에 스크러버와 같은 별도의 대기오염 방지장치(80)가 반드시 설치되어야 했다. 이는 설비비용의 증가와 설치면적의 증가, 관리장치의 증가 등으로 비효율적인 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 이젝터 진공발생장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 이젝터 진공발생장치의 동체 내부에 오염가스를 직접 흡수할 수 있는 기능을 구비한 이젝터 진공발생장치를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염가스 흡수 기능을 구비한 이젝터 진공발생장치는, 진공증발농축장치, 진공 응축기를 포함한 폐수 처리 시스템에 사용되는 이젝터를 구비한 진공발생장치에 있어서, 하부 공간에 순환액이 충진되는 동체; 상기 동체의 상부에 형성되고 상기 진공 응축기로부터 오염가스가 유입되는 가스 흡인실; 상기 동체의 상부에 설치되고 상기 순환액이 상기 가스 흡인실로 고속으로 분사되는 이젝터 분사노즐; 상기 가스 흡인실과 상기 동체의 하부 공간을 연통시키고, 상기 고속 분사된 순환액에 의해 진공이 형성됨으로써 흡입되는 상기 오염가스와 순환액이 혼합, 팽창되는 이젝터 디퓨져; 및 상기 이젝터 디퓨져로부터 배출된 상기 오염가스가 통과하는 경로에 설치되고, 상기 순환액이 공급되어 오염가스가 흡수 제거되는 오염가스 흡수부가 설치된다.
또한, 상기 오염가스 흡수부는 그 내부에 상기 순환액과 오염가스의 접촉면적을 높이기 위한 충진물이 채워질 수 있다.
또한, 상기 이젝터 디퓨져는 상기 동체의 중심축으로부터 방사형으로 복수개가 형성될 수 있다.
상기 오염가스 흡수부는 상기 동체의 중심축에 실린더 형태로 형성되고, 상기 이젝터 디퓨져는 상기 오염가스 흡수부의 주위에 방사형으로 복수개가 설치될 수 있다.
상기 오염가스 흡수부는 상기 동체의 중심축에 상하로 연장되는 실린더 형태로 형성되고, 그 하부를 통해 상기 이젝터 디퓨져를 통과한 오염가스가 흡입되며, 그 상부에는 오염물질이 제거된 여과가스가 배출되는 가스 배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 오염가스 흡수부에는 상기 가스 배출구의 인접한 곳에 순환액 분사노즐이 설치될 수 있다.
또한, 상기 동체에는 상기 이젝터 디퓨져를 냉각시키기 위해 냉각수 순환라인이 설치될 수 있다.
또한, 상기 동체에는 상기 이젝터 디퓨져와 상기 오염가스 흡수부 모두에 접촉되어 이를 냉각시킬 수 있도록 냉각수 순환라인이 설치될 수 있다.
또한, 상기 순환액에는 산이 함유될 수 있으며, 이 때 상기 순환액은 pH 1 ~ 6으로 조절될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치에 따르면, 진공발생장치의 내부에 오염가스 흡수부를 설치하여 진공 응축기로부터 유입되는 오염가스를 직접 정화시킬 수 있기 때문에 스크러버와 같은 대기오염 방지장치를 별도로 설치할 필요가 없다. 그 결과, 종래 진공증발농축법에 따른 폐수 처리 시스템에 있어서 대기오염 방지장치의 별도 설치에 따른 설비 비용의 증가, 설치 면적의 증가, 관리 장치의 증가 등의 비효율적인 문제점을 획기적으로 해결할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 시스템 전체가 콤팩트해지고 시설비와 운전비가 절감되는 효과가 있다.
또한, 진공증발 농축공정에 있어서 액체 이젝터형 진공발생장치를 적용함으로써 오염가스로부터 장치를 보호하고 이젝터를 간접 냉각함으로써 오염가스 중 응축성 가스의 응축이나, 불응축성 가스의 흡수 효율을 한층 더 높이는 효과가 있다.
아울러, 내부에 충진층이 형성된 가스흡수부를 구성함으로써 오염가스의 처리 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 더불어, 가스흡수부를 냉각함으로써 오염가스의 흡수율을 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 진공증발농축법을 구현하는 폐수처리 시스템의 구성도.
도 2는 종래의 진공발생장치의 구성을 나타낸 .
도 3은 본 발명에 따른 진공증발농축법을 구현한 폐수처리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 진공발생장치의 전체 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 진공발생장치의 세부 구성을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 진공발생장치의 세부 구성을 나타낸 평면도
도 7은 본 발명에 따른 진공발생장치의 작동 상태도.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 오염가스 흡수기능을 구비한 진공발생장치를 보다 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 진공증발농축법을 구현한 폐수처리 시스템의 구성도이다.
본 발명에 따른 폐수처리 시스템은 진공증발농축장치(100), 진공 응축기(140) 및 진공발생장치(200)를 포함한다.
상기 진공증발장치(100)는 처리하고자 하는 폐수 원액이 폐수 저장조(110)로부터 공급되고, 이 폐수 원액은 원액 이송펌프(120)에 의해 진공증발농축장치(100)의 내부 액면계에 의해 감지될 때까지 충진된다. 필요한 경우에 상기 폐수 원액에는 화학적 세정 작용을 위한 세정수가 혼합 공급될 수 있다. 그 후 일정 온도 이상의 스팀이 진공증발농축장치(100)의 전열부로 공급되어 가열하면, 충진된 폐수 원액이 증발된다.
폐수 원액 중의 수분이 증발됨에 따라 폐수 원액 중의 증발잔유물이 점점 농축되어 원하는 농도까지 농축되면, 농축액 이송펌프(130)에 의해 농축액 저장조로 이송되어 별도로 처리되거나, 더욱 농축함으로써 염을 석출하여 장치의 하부에 형성된 배출공을 통해 농축 슬러지로 배출하게 된다.
한편, 폐수 원액으로부터 증발된 증기는 냉각수가 순환되는 진공 응축기(140)에 유도되어 대부분 응축된다. 그 결과 발생하는 응축수는 응축수 이송펌프(150)에 의해 응축수 저장조로 이송되어 별도로 처리된다.
진공 응축기(140)의 내부로 유입된 증발 증기 중 일부는 응축이 되지 않는데, 예를 들어, 불응축 가스(예: 공기)나, 응축온도가 낮은 VOC류, 응축되거나 물에 흡수되지 않은 암모니아 등은 기체 상으로 후속 공정인 진공발생장치(200)에 유입된다.
이와 같이 본 발명에 따른 폐수처리 시스템에 있어서, 진공증발농축장치(100) 및 진공 응축기(140)의 구성 및 작용은 도 1을 참조로 설명한 종래의 것과 동일하다. 다만, 진공 응축기(140)에서 배출되는 불응축 가스, VOC류, 암모니아 등이 함유된 가스(이하 "오염가스"라고 함)는 본 발명에 따른 오염가스 흡수 기능을 구비한 진공발생장치(200)로 유입된다. 이 진공발생장치(200) 내에서 오염가스가 대부분 흡수 제거되고 여과된 가스가 배출되기 때문에, 본 발명에 따르면 도 1에 도시된 종래의 폐수처리 시스템에서와 같이 진공발생장치의 후속 공정으로 대기오염 방지장치가 설치될 필요가 없다. 이와 같이, 대기오염 방지장치를 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 폐수처리 시스템 전체가 콤팩트해지고 시설비와 운전비가 절감되는 효과가 있다.
도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치(200)의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 이젝터 진공발생장치(200)는 도 1에 도시된 종래의 이젝터 진공발생장치(70)가 단순히 진공 발생을 통해 오염가스를 유입시키는 역할만을 수행하는 것과 달리 유입된 오염가스를 흡수하여 제거할 수 있는 구성을 추가로 구비하고, 나아가 오염가스 흡수부 구성을 최적화하여 오염가스의 제거 효율을 극대화한 것이다. 이하에서 도면을 참조로 이러한 본 발명에 따른 이젝터 진공발생장치(200)의 구성을 상세히 설명한다.
이젝터 진공발생장치(200)는 하부 공간에 순환액이 충진되는 동체(210); 상기 동체(210)의 상부에 형성되고 상기 진공 응축기(140)로부터 오염가스가 유입되는 가스 흡인실(220); 상기 동체(210)의 상부에 설치되고 상기 순환액이 상기 가스 흡인실(220)로 고속으로 분사되는 이젝터 분사노즐(221); 상기 가스 흡인실(220)과 상기 동체(210)의 하부 공간을 연통시키고, 상기 고속 분사된 순환액에 의해 진공이 형성됨으로써 흡입되는 상기 오염가스와 순환액이 혼합, 팽창되는 이젝터 디퓨져(230); 및 상기 이젝터 디퓨져(230)로부터 배출된 상기 오염가스가 통과하는 경로에 설치되고, 상기 순환액이 공급되어 오염가스가 흡수 제거되는 오염가스 흡수부(240)를 포함한다.
상기 동체(210)는 상하로 연장된 실린더 형태를 이루고, 크게 순환액이 저장되는 하부 공간과, 오염가스 흡수 기능을 구비한 이젝터가 설치된 상부 공간으로 구분된다.
상기 하부 공간에는 순환액이 일정한 높이로 충진된 저장 공간이 마련된다. 이 동체(210)의 하부에는 투시경(212)이 설치되어 순환액의 충진 상태를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 해준다.
상기 상부 공간에는 하나 또는 둘 이상의 가스 흡인구(231)를 통해 적어도 하나 이상의 진공증발농축장치(100)들로부터 오염가스가 유입되는 가스 흡인실(220)이 마련된다. 이 가스 흡인실(220)의 상부에는 상기 동체(210)의 하부 공간에 충진된 순환액이 가스 흡인실(220) 내부로 고속으로 분사되는 이젝터 분사노즐(221)이 설치된다.
이를 위해 동체(210)의 하부 공간의 순환액 배출구(211)로부터 상기 가스 흡인실(220)의 상부에 설치된 이젝터 분사노즐(221)까지 순환액을 이송시킬 수 있는 순환액 이송라인(260)이 설치된다. 즉, 진공발생을 통한 오염가스 흡입기능 및 오염가스 흡수기능을 수행하는 순환액이 상기 순환액 이송라인(260)을 따라 동체(210)의 상부로부터 하부로 계속하여 순환할 수 있게 된다.
상기 이젝터 디퓨져(230)는 상기 가스 흡인실(220)의 내부에 상하로 연장된 관 형태로 구성되며, 상기 이젝터 분사노즐(221)에 인접한 선단에는 직경이 좁아지는 벤추리관이 형성되고 후단에서 다시 직경이 확장되는 형태를 이룬다. 상기 이젝터 분사노즐(221)을 통해 고속으로 분사된 순환액이 상기 벤추리관을 통과하면서 유속이 더욱 증가하게 되고 그 결과 주위에 있는 오염가스가 유속이 증가된 순환액 속으로 급속이 빨려들어가면서 그 공간에 진공이 발생하게 된다. 이 진공은 파이프 라인을 따라 상기 진공 응축기(140) 및 진공증발농축장치(100)에 까지 진공을 발생시킨다.
벤추리관을 통과하면서 주위의 오염가스를 급속이 빨아들인 순환액은 이젝터 디퓨져(230)의 후단에 형성된 직경이 확장되는 부분을 통과하면서 팽창된다. 그 결과 유속이 감소하면서 오염가스와의 혼합 정도가 증가하게 된다.
상기 이젝터 디퓨져(230)에 의해 상기 가스 흡인실(220)과 동체(210)의 하부 공간이 연통되어 있으므로, 상기 오염가스와 혼합된 순환액은 동체(210)의 하부 공간으로 유입된다. 상기 이젝터 디퓨져(230)는 상기 동체(210)의 중심축으로부터 방사형으로 복수개가 형성될 수 있다. 여기서 방사형은 상기 동체(210)의 중심축의 주위에 복수개가 일정 간격으로 형성된다는 것으로 원형뿐만 아니라 삼각형, 사각형 등 다른 형태로의 배치도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 할 것이다.
복수개의 이젝터 디퓨져(230)는 진공발생장치(100)로부터 더욱 많은 용량의 오염가스를 유입시킬 수 있도록 해준다.
이 동체(210)의 하부 공간으로 유입된 순환액은 상기 순환액 이송라인(260)을 통해 상기 이젝터 분사노즐(221)로 순환되어 재사용된다는 점은 이미 상기한 바와 같다.
이와 같이, 상기 이젝터 분사노즐(221)을 통해 분사된 순환액은 상기 이젝터 디퓨져(230)를 통과하는 과정에서 오염가스와 혼합된다. 이 과정에서 VOC류, 암모니아와 같은 오염물질이 순환액에 1차로 흡수되어 제거된다. 그러나, 이젝터 디퓨져(230) 내부에서는 매우 짧은 시간에 순환액과 오염가스가 접촉하기 때문에 충분한 혼합이 이루어지지 못해 오염물질의 흡수 작용이 크지 못하다. 즉, 이젝터 디퓨져(230)의 내부에서는 오염물질의 흡수 기능보다는 진공 발생을 통해 상기 진공 응축기(140)로부터 배출되는 오염가스를 진공발생장치(200)로 고속으로 유입시키는 것이 주 기능이라 할 것이다.
따라서, 상기 이젝터 디퓨져(230)를 통해 동체(210)의 하부 공간으로 유입된 오염가스 중에서 순환액에 혼합되지 못한 오염가스는 동체(210)의 상부로 서서히 이동한다. 이 때, 오염가스 흡수부(240)가 상기 이젝터 디퓨져(230)로부터 배출된 오염가스가 통과하는 경로에 설치되고, 이 오염가스 흡수부(240)에는 상기 순환액이 별도로 공급되어 오염물질이 흡수 제거될 수 있도록 해준다.
바람직하게는, 상기 동체(210)의 상부 공간은 내통과 외통으로 구분되고, 내통을 이루는 오염가스 흡수부(240)는 상기 동체(210)의 중심축에 실린더 형태로 형성되고, 외통을 이루는 이젝터 디퓨져(230)는 상기 오염가스 흡수부(240)의 주위에 방사형으로 복수개가 설치된다. 도 6에는 8개의 이젝터 디퓨져(230)가 방사형으로 설치된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 동체(210)의 규격, 처리 및 냉각 효율, 오염가스의 처리 용량 등을 고려하여 최적 갯수의 이젝터 디퓨져(230)를 설치할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 동체(210)의 내통을 이루는 오염가스 흡수부(240)는 상기 동체(210)의 중심축에 상하로 연장되는 실린더 형태로 형성되고, 그 하부를 통해 상기 이젝터 디퓨져(230)를 통과한 오염가스가 흡입되며, 그 상부에는 오염물질이 제거된 여과가스가 배출되는 가스 배출구(241)가 형성된다. 이 때, 동체(210)의 외통을 이루는 이젝터 디퓨져(230)는 상기 오염가스 흡수부(240)의 주위에 방사형으로 복수개가 설치된다. 이와 같이 배치된 이젝터 디퓨져(230)와 오염가스 흡수부(240)의 구성은, 이젝터 디퓨져(230)를 통해 고속으로 유입된 오염가스가 동체의 중앙에 설치된 오염가스 흡수부(240)를 통해 상승하면서 순환액과 접촉하여 오염물질이 흡수 제거되는 최적의 실시예를 제공한다.
이 때, 상기 오염가스 흡수부(240)에는 동체(210)의 상단, 즉 상기 가스 배출구(241)의 인접한 곳에 순환액 분사노즐(264)이 설치된다. 그 결과, 오염가스 흡수부(240)의 상단에서부터 분사되는 순환액이 오염가스 흡수부(240)의 하단으로부터 상승하는 오염가스와 충분한 시간 동안 접촉할 수 있도록 해줌으로써, 오염물질의 제거 효율을 향상시킨다.
이 때, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 오염가스 흡수부(240)는 그 내부에 상기 순환액과 오염가스의 접촉면적을 높이기 위한 충진물(250)이 채워질 수 있다. 이 충진물은 폴링(Pallring)과 같은 제품이 사용될 수 있으며, 상기 폴링은 몸체 내에 수많은 관통홀이 형성되어 오염가스와 순환액이 이를 통과하는 과정에서 유속이 느려지고 접촉 면적이 증가된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 동체(210)의 상부 공간에 형성된 상기 이젝터 디퓨져(230)를 냉각시키기 위해 냉각수 순환라인(290)이 설치된다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 이젝터 진공발생장치에서는 동체의 하부 공간에 마련된 순환액 저장 공간을 냉각시키기 위해 냉각수 순환라인이 형성되는 것과 대비된다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 이젝터 디퓨져(230)를 간접 냉각함으로써, 고온의 오염가스로부터 장치를 보호하고, 오염가스의 온도를 저하시키는 작용이 유발되어 구동 유체(순환액)와 흡입 유체(오염가스)의 흡인비를 높여줄 뿐만 아니라, 오염가스 중의 응축성 가스의 응축이나, 불응축성 가스의 흡수 효율을 한층 더 높이는 효과가 있다. 또한, 기체의 용해도를 높여 큰 기포를 방지함으로써 유체의 흐름을 원활하게 하는 효과도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이젝터 디퓨져(230)는 상기 동체(210)의 중심축으로부터 방사형으로 복수개가 형성된다. 그 결과, 이젝터 디퓨져(230)의 전열 면적이 증가되어 상기 냉각수 순환라인(290)을 통한 냉각 효율이 더욱 향상된다.
더욱 바람직하게는, 상기 동체(210)에는 이젝터 디퓨져(230)와 오염가스 흡수부(240) 모두에 접촉되어 이를 냉각시킬 수 있도록 냉각수 순환라인(290)이 설치된다. 상술한 바와 같이 동체(210)의 상부는 이젝터 디퓨져(230)가 설치된 외통과 오염가스 흡수부(240)가 설치된 내통으로 구획되는데, 상기 냉각수 순환라인(290)은 동체(210) 내부에 유입된 냉각수가 이젝터 디퓨져(230)가 설치된 외통을 따라 순환하면서 내통을 이루는 오염가스 흡수부(240)까지 직접 접촉되도록 구성된다.
그 결과, 내부에 충진물(250)로 채워진 오염가스 흡수부(240) 내에서 순환액의 온도를 낮춤으로써 오염가스의 처리 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 즉, 액체 내에서의 기체의 용해도는 액체의 온도가 낮을수록 증가하므로, 순환액의 온도를 낮추면 오염가스의 용해도가 증가되므로 흡수율이 극대화되는 것이다.
마지막으로, 상기 순환액에는 암모니아 제거를 목적으로 하는 산이 함유될 수 있다. 암모늄이온과 반응하는 황산, 인산, 염산, 초산, 질산 등 여러 가지 종류의 산이 사용될 수 있으나, 부식의 문제, 화학 반응성, 경제성 등을 고려하여 적합한 산을 적용한다.
일례로서, 황산을 사용하는 경우 암모니아는 다음과 같은 2가지 반응을 통해 황산암모늄으로 반응하여 제거될 수 있다.
NH3 + H20 -> NH4 + + OH- (1)
2NH4 + + H2SO4 -> (NH4)2SO4 + 2H+ (2)
이 때, 상기 순환액은 pH 1 ~ 6으로 조절되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 암모니아는 산성 용액 내에서 상기 반응식 (1)이 일어나, 암모늄이온으로 변화하여 암모니아가 기체상으로 증발되지 못하게 때문이다. 상기 순환액이 pH 1 미만이 되면 강한 산성으로 장치가 부식되고 약품비가 높아질 우려가 있으며, pH 6을 초과하면 중성에 가까워서 상기 반응식 (1)에 의한 암모늄이온 생성이 충분히 일어나지 아니한다.
또한, 상기 반응에 의해 황산이 소모되면, 순환액의 pH가 증가하기 때문에 진공발생장치(200)의 순환액 이송라인(260) 상에 별도의 공급라인(272)을 형성하고, 황산 공급펌프(271)를 통해 황산 저장조(270)에 저장된 황산을 일정 간격으로 진공발생장치(200) 내로 공급함으로써 순환액 내의 황산 농도를 일정하게 유지시켜 준다. 또한, 필요한 경우 순환액 배수라인(280)을 통해 순환액을 배수함으로써 진공발생장치(200) 내의 순환액 공급량을 조절할 수 있다.
도 7을 참조로 본 발명에 따른 진공발생장치의 작동 과정을 상세히 설명한다.
진공 응축기(140)에서 배출되는 불응축 가스, VOC류, 암모니아 등이 함유된 오염가스가 오염가스 흡수 기능을 구비한 진공발생장치(200)의 가스 흡인실(220)로 유입된다. 이 진공발생장치(200) 내에서 오염가스가 대부분 흡수 제거되고 여과된 가스가 배출되기 때문에, 대기오염 방지장치를 별도로 설치할 필요가 없음은 이미 상술한 바와 같다.
상기 가스 흡인실(220)에 설치된 이젝터 분사노즐(221)을 통해 순환액이 고속으로 분사되면, 가스 흡인실 내부에 진공이 발생하고, 이 진공의 압력 차이로 인해 오염가스가 고속으로 유입된다. 유입된 오염가스는 이젝터 디퓨져(230)를 통과하는 동안에 순환액에 일부 흡수되어 1차 정화가 발생한다. 이 때, 냉각수 순환라인(290)에 의해 공급된 냉각수에 의해 상기 이젝터 디퓨져(230)가 냉각되면, 순환액의 온도가 낮아짐으로써 오염가스의 용해도를 증가시킬 수 있어 흡인비를 향상시켜준다.
그러나, 이젝터 디퓨져(230)를 고속으로 통과하기 때문에 순환액과 오염가스가 충분히 접촉되지 못한다. 그 결과, 고온의 오염가스의 대부분은 진공발생장치(200)의 중앙 내부를 통해 위쪽을 상승하게 된다. 이 상승하는 오염가스는 충진물(250)로 채워진 오염가스 흡수부(240)를 통과하는 과정에서 유속이 느려지면서 별도의 순환액 분사노즐(264)을 통해 분사되는 순환액과 충분히 접촉하게 된다.
암모니아와 같은 오염물질은 순환액에 함유된 산과의 화학적 반응을 통해 암모늄으로 변화하여 증발되지 못하고 제거된다. 이 밖에 VOC류의 오염물질도 순환액에 흡수되어 제거될 수 있다. 최종적으로 상기 오염가스 흡수부(240)를 통과한 가스는 오염물질이 제거된 여과 가스가 배출된다. 이 때, 냉각수 순환라인(290)에 의해 공급된 냉각수에 의해 상기 오염가스 흡수부(240)가 냉각되면, 순환액의 온도가 낮아짐으로써 오염가스의 용해도를 증가시킬 수 있어 흡수율을 극대화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 증발농축장치 200: 진공발생장치
210: 동체 220: 이젝터 분사노즐
230: 이젝터 디퓨져 240: 오염가스 흡수부
250: 흡수용 충진물 260: 순환액 이송라인
270: 황산 저장조 280: 순환액 배수라인
290: 냉각수 순환라인

Claims (10)

  1. 진공증발농축장치(100), 진공 응축기(140)를 포함한 폐수 처리 시스템에 사용되는 이젝터를 구비한 진공발생장치에 있어서,
    하부 공간에 순환액이 충진되는 동체(210); 상기 동체(210)의 상부에 형성되고 상기 진공 응축기(140)로부터 오염가스가 유입되는 가스 흡인실(220); 상기 동체(210)의 상부에 설치되고 상기 순환액이 상기 가스 흡인실(220)로 고속으로 분사되는 이젝터 분사노즐(221); 상기 가스 흡인실(220)과 상기 동체(210)의 하부 공간을 연통시키고, 상기 고속 분사된 순환액에 의해 진공이 형성됨으로써 흡입되는 상기 오염가스와 순환액이 혼합, 팽창되는 이젝터 디퓨져(230); 및 상기 이젝터 디퓨져(230)로부터 배출된 상기 오염가스가 통과하는 경로에 설치되고, 상기 순환액이 공급되어 오염가스가 흡수 제거되는 오염가스 흡수부(240)를 포함하고,
    상기 동체(210)에는 상기 이젝터 디퓨져(230)를 냉각시키기 위해 냉각수 순환라인(290)이 설치된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오염가스 흡수부(240)는 그 내부에 상기 순환액과 오염가스의 접촉면적을 높이기 위한 충진물(250)이 채워지는 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이젝터 디퓨져(230)는 상기 동체(210)의 중심축으로부터 방사형으로 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 오염가스 흡수부(240)는 상기 동체(210)의 중심축에 실린더 형태로 형성되고, 상기 이젝터 디퓨져(230)는 상기 오염가스 흡수부(240)의 주위에 방사형으로 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 오염가스 흡수부(240)는 상기 동체(210)의 중심축에 상하로 연장되는 실린더 형태로 형성되고, 그 하부를 통해 상기 이젝터 디퓨져(230)를 통과한 오염가스가 흡입되며, 그 상부에는 오염물질이 제거된 여과가스가 배출되는 가스 배출구(241)가 형성된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 오염가스 흡수부(240)에는 상기 가스 배출구(241)의 인접한 곳에 순환액 분사노즐(264)이 설치된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 동체(210)에는 상기 이젝터 디퓨져(230)와 상기 오염가스 흡수부(240) 모두에 접촉되어 이를 냉각시킬 수 있도록 냉각수 순환라인(290)이 설치된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 순환액에는 산이 함유된 것을 특징으로 하는 오염가스 흡수기능을 구비한 이젝터 진공발생장치.

  10. 삭제
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