KR101872356B1 - 액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치 및 이를 이용한 수은 회수 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치는 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부(110); 상기 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물 또는 추가적인 순수한 고상 폐기물이 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행되는 열탈착 반응부(120); 상기 열탈착 반응부(120)에서 발생된 분진을 포집하는 집진 반응부(130); 상기 집진 반응부(130)를 거친 수은 함유 배출 가스의 냉각을 통하여 배출 가스 상의 수은 응축 효율을 높이게 하는 가스 응축부(140); 및 상기 가스 응축부(140)에서의 냉각 과정을 통해 고상화된 수은이 저장되는 수은 회수 탱크(150);를 포함한다.
Description
본 발명은 수은을 함유한 고상 폐기물 및 액상 폐기물로부터 수은을 회수하는 기술에 관한 것이며, 구체적으로는 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부, 상기 액상 필터부를 거친 고상 수은 폐기물 또는 순수한 고상 폐기물이 투입되는 열탈착 반응부, 집진 반응부, 및 가스 응축부를 거쳐서 수은을 회수하는 과정을 통해 수은을 안정적으로 회수할 수 있는 기술에 대한 것이다.
수은함유 제품이나 산업 공정으로부터 발생된 수은 폐기물이 인간의 건강이나 환경에 악영향을 미치는 것을 피하기 위하여 환경친화적인 방식을 통하여 처리하여야 한다. 적절한 수은함유폐기물 및 부산물의 관리가 이루어지지 않는다면 환경으로 노출될 가능성이 크게 존재한다.
수은은 토양 및 지하수 환경에서 다양한 화학종 및 산화상태로 존재할 수 있으며, 특히 원소수은(Hg0)은 일반적인 환경에서 수용액 중에 존재하고, 높은 증기압을 가져 휘발성이 강하기 때문에 이동성이 매우 크다.
수은에 만성적으로 노출되면 신경과민, 시력 감퇴, 흥분 및 떨림 현상 등을 유발시켜 인체에 치명적이다. 이에, 국가 간 인위적인 수은배출을 억제하기 위한 규제 방안으로 유엔 환경 계획(UNEP)을 중심으로 각 국가의 산업시설별 수은 배출원 목록과 배출량 산정을 통해 자발적인 수은 배출원 관리 및 저감 방안 도출을 추진해 오고 있으며, 이의 근간이 되는 표준화된 수은 농도 연속측정시스템 개발은 지속적인 관심의 대상이다.
우리나라는 유엔환경계획(UNEP)이 발표한 세계 9위의 수은 배출국으로 수은에 의한 국민건강 위해 우려가 높아지고 있으나 가정이나 사업장에서 발생하는 수은 함유 폐기물은 일반 생활 폐기물과 대부분 섞여 배출처리되는 등 체계적인 관리가 이뤄지지 않고 있다. 특히, 수은 사용 및 배출을 줄이기 위한 국제수은협약을 거쳐 ‘수은에 관한 미나마타 협약’이라는 명칭으로 체결된 후에, 국내 폐기물 분야에서는 수은 함유 폐기물 분류부터 전반적인 관리체계에 대한 재정립이 필요한 상태다.
국내 폐기물관리법에서 용출시험 결과 수은 농도 0.005 mg/L 이상일 경우 지정폐기물로 지정해 관리하지만, 관리기준이 세분화되어 있지는 않은 실정으로서, 결과적으로 형광등, 온도계, 혈압계 등을 포함한 수은 함유 폐기물이 일반 폐기물과 동일하게 배출되는 과정에서 파손으로 수은 유출 사례가 발생하고 있다.
수은을 포함하는 폐수에서 수은을 선택적으로 제거하기 위한 수은 제거 방법을 개시하는 종래의 문헌으로는 한국등록특허 제10-1682421호를 참조할 수 있는데, 상기 종래기술은 폐수에 포함된 산화수은을 영가철을 이용하여 원소수은으로 환원시킨 후, 폭기 및 흡착 공정을 통해 원소수은을 제거 및 포집하여 폐수에 포함된 수은을 제거하는 내용에 대해서만 기술하고 있다는 점에서 한계가 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부, 상기 액상 필터부를 거친 고상 수은 폐기물 또는 순수한 고상 폐기물이 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행되는 열탈착 반응부, 상기 열탈착 반응부에서 발생된 분진을 포집하는 집진 반응부, 및 상기 집진 반응부를 거친 배출 가스의 냉각을 통하여 가스상 수은의 응축 효율을 높이게 하는 가스 응축부를 거쳐서 수은을 회수하는 과정을 통해 폐수 및 폐기물에서 수은을 안정적으로 회수할 수 있는 방안을 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치는 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부(110); 상기 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물 또는 추가적인 순수한 고상 폐기물이 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행되는 열탈착 반응부(120); 상기 열탈착 반응부(120)에서 발생된 분진을 포집하는 집진 반응부(130); 상기 집진 반응부(130)를 거친 수은 함유 배출 가스의 냉각을 통하여 배출 가스 상의 수은 응축 효율을 높이게 하는 가스 응축부(140); 및 상기 가스 응축부(140)에서의 냉각 과정을 통해 고상화된 수은이 저장되는 수은 회수 탱크(150);를 포함한다.
상기 액상 필터부(110)는 복수개의 필터 카트리지들을 포함하고, 상기 복수개의 필터 카트리지들은 복수의 섬유 필터 카트리지 및 복수의 활성탄 필터 카트리지들을 포함한다.
상기 복수의 섬유 필터 카트리지는 제1 입경을 갖는 1단 섬유 필터 카트리지 및 상기 제1 입경보다 작은 제2 입경을 갖는 2단 섬유 필터 카트리지를 포함하고, 상기 복수의 활성탄 필터 카트리지들은 상기 제2 입경을 갖는 형태이다.
상기 열탈착 반응부(120)는, 열적 처리를 위한 가열로(121), 상기 가열로(121)의 외면을 둘러싸는 전기 가열식 히터(122), 상기 가열로(121) 내에 배치되는 교반기(123) 및 상기 가열로(121) 상단에 배치된 유압식 리프팅 설비를 포함한다.
상기 가스 응축부(140)는, 상기 집진 반응부(130)와 덕트를 통해 연결되는 가스 응축 케이스(141), 상기 가스 응축 케이스(141)의 내부 상에 배치되는 가스 확산부, 상기 가스 응축 케이스의 상단에 배치되는 액화 가스 투입구(143), 및 상기 가스 응축 케이스(141)를 둘러싸는 구조의 냉각 배관을 포함한다.
상기 가스 확산부는 원통 형상의 구조체 상에서 상하부를 따라 복수의 수은 이송 관로가 다발 구조로 이격 배치되는 형태이다.
상기 수은 회수 탱크(150)는 하부가 좁아지는 형상을 갖는 수은 회수 케이스(151), 상기 수은 회수 케이스(151)의 상부에 분리가능하게 결합되는 탱크 커버(152), 상기 수은 회수 케이스(151)의 하부 일측에 배치되는 모니터링부(153) 및 수은 회수 케이스(151)의 하단에 결합되는 회수 밸브(154)를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 수은 폐기물로부터의 수은 회수 방법은 수은을 함유한 액상 폐기물을 저장탱크(10)에서 공급하는 단계; 상기 저장탱크(10)에서 공급펌프(20)를 통해 액상 필터부(110)로 공급된 액상 폐기물을 복수개의 필터 카트리지들을 이용하여 다단 필터링 처리하는 단계; 상기 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물 또는 추가적인 순수한 고상 폐기물을 열탈착 반응부(120)로 공급하여 감압 조건에서 열적 처리를 수행하는 단계; 상기 열탈착 반응부(120)에서 처리된 수은 함유 배출 가스 중 분진을 집진 반응부(130)에서 제거하는 단계; 상기의 분진이 제거된 수은 함유 배출 가스에 대하여 가스 응축부(140)에서 냉각을 진행하는 단계; 및 상기 가스 응축부(140)의 상부에서 액화 가스를 공급하여 상기 가스 응축부(140)의 내부에 배치된 가스 확산부 상에 맺혀있는 수은을 고형화하여 수은회수탱크(150)로 포집하는 단계;를 포함한다.
상기 열탈착 반응부(120)는 400~650℃ 범위에서 선택적 운전을 실시하는 것과 동시에 진공 펌프를 이용하여 10kPa의 감압된 압력 하에서 반응 과정을 실시하여 열적 처리를 진행한다.
상기 가스 응축부(140)의 상부에서 공급되는 액화 가스는 액화 질소이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 액상 필터부를 거치면서 다단으로 수은 흡착을 실시하고, 상기 액상 필터부를 거친 고상 수은 폐기물 또는 순수한 고상 폐기물을 열탈착 반응부에 투입하여 밀폐된 케이스 상에 격리 보관한 상태에서 열적 처리를 진행하고, 열탈착 반응부를 거친 배출 가스 상의 분진을 사이클론 등을 이용하여 처리하고, 가스 응축부를 거치면서 수은을 포함한 배출 가스의 냉각을 통해 가스상 수은의 응축 효율을 높이게 하는 과정을 통해 수은을 안정적으로 회수할 수 있는 방안을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따라 액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치의 구성을 개략적으로 보이는 블럭도이다.
도 2는 수은 처리 장치의 전체적인 구성을 보인다.
도 3은 수은 처리 장치를 이루는 수은 회수 탱크를 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 수은 함유 폐기물로부터의 수은 처리 장치를 이용한 공정을 보이는 순서도이다.
도 2는 수은 처리 장치의 전체적인 구성을 보인다.
도 3은 수은 처리 장치를 이루는 수은 회수 탱크를 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 수은 함유 폐기물로부터의 수은 처리 장치를 이용한 공정을 보이는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 수은 폐기물로부터의 수은 회수 장치를 설명한다.
본 발명에 따른 수은 폐기물로부터의 수은 회수 장치(100)는 공급되는 수은을 함유한 액상 폐기물인 수은 폐수를 공급받는 저장 탱크(10), 저장 탱크(10)의 후단에 연결되는 공급 펌프(20), 공급 펌프(20)의 후단에 연결된 상태에서 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부(110), 액상 필터부(110)를 거친 액상 폐기물에서 걸러진 액상의 여과물이 저장되는 여과액 탱크(30), 상기 액상 필터부(110)를 거치면서 수은 및 수은 화합물이 제어되는 과정에서 고상 수은 폐기물이 순차적으로 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행되는 열탈착 반응부(120), 상기 열탈착 반응부(120)에서 발생된 분진을 포집하는 집진 반응부(130), 상기 집진 반응부(130)를 거친 수은 함유 배출 가스의 간접 냉각을 통하여 가스상 수은의 응축 효율을 높이게 하는 가스 응축부(140), 가스 응축부(140)의 냉각 과정을 통해 고상화된 수은이 저장되는 수은 회수 탱크(150), 및 가스 응축부(140)와 연결된 상태에서 수은이 제거된 가스를 포집하여 배기하는 진공 장치부(40)를 포함한다.
액상 필터부(110)는 복수개의 필터 카트리지들을 다단으로 갖는 구성 형태일 수 있다. 구체적으로는, 총 6단의 필터 카트리지들로 구성된 액상 폐수처리용 필터 시스템을 구축하고, 상기 필터 카트리지들은 상하 2개층으로 분리하여 배치 가능하다. 상기 액상 필터부에서는 액체 이송 펌프를 이용하여 폐수를 복수개의 필터 카트리지들의 처리단으로 이송시킨 후 방류시키는 구조이다. 여기에서, 작동 온도는 상온에서 진행한다.
1단 필터 카트리지는 섬유 필터 카트리지로서 10 micron 입경을 갖는 형태이고, 2단 필터 카트리지는 섬유 필터 카트리지로서 5 micron 입경을 갖는 형태이다.
한편, 3 내지 6단 필터 카트리지는 활성탄 필터 카트리지로서 5 micron 입경을 갖는 형태이다. 상기 1 내지 6단 필터 카트리지를 차례대로 순차적으로 통과하는 방식을 통해 필터링을 수행한다.
상기 3 내지 6단의 활성탄 필터 카트리지는 Hgcl2 (염화수은)의 용해도가 타 수은 화합물에 비하여 높은바, 물에 용해된 염화수은의 제거 효과를 높일 수 있게 된다.
상기 3 내지 6단의 활성탄 필터 카트리지는 상용의 활성탄 필터 카트리지를 채용할 수 있지만 염소 제거 기능이 있는 활성탄으로서, 염소와 결합된 형태인 염화 수은의 용해도가 타 수은화합물에 비하여 상대적으로 높게 되는바, 상기 내용에 따라서 폐수 중의 염소가 제거된다면 수은의 제거율을 높일 수 있다.
열탈착 반응부(120)는 액상 필터부(110)를 통해 폐수에서 수은 및 수은화합물이 제어된 결과로 발생되는 고상 수은 폐기물이 순차적으로 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행된다. 즉, 수은을 흡착한 섬유 및 활성탄 필터를 열탈착 반응부(120)에 투입한 상태에서 수은을 제거 및 회수한다.
한편, 액상 필터부(110)를 통해 발생되는 고상의 수은 폐기물과 함께 형광등, 수은함유램프, 수은에 오염된 토양 등을 포함한 순수한 고상 폐기물을 추가적으로 열탈착 반응부(120) 상에 별도로 투입한 상태에서 처리되는 과정을 통해 수은이 회수되는 것이 가능하다.
열탈착 반응부(120)는 액상 필터부(110)를 통해 수은 폐기물이 발생하는 경우에 발생원에서부터 철제 드럼통에 격리하여 밀폐 보관하는 것이 필요하며, 이를 통해 외부 환경으로의 유출을 방지할 수 있다. 액상 필터부(110)를 통해 수거된 복수개의 필터 카트리지들을 열탈착 반응기 내의 철제드럼통 상에 투입하여 수은 폐기물을 처리한다. 한편 구체적으로는, 상기 복수개의 필터 카트리지들의 외관을 이루는 플라스틱 부분은 제외한 상태에서 열탈착 반응부로 공급이 가능할 수 있다.
열탈착 반응부(120)는 열적 처리를 위한 가열로(121), 가열로(121)의 외면을 둘러싸는 전기 가열식 히터(122), 가열로(121) 내에 배치되는 교반기(123) 및 가열로(121) 상단에 배치된 유압식 리프팅 설비(미도시)를 포함한다. 유압식 리프팅 설비는 가열로(121) 내에 배치된 교반기(123)의 수직 방향을 따른 탈부착을 가능하게 한다.
수은 가스는 탈착된 수은의 Boiling point(356.73 도)를 고려하였을 때, 온도 변화에 민감하여 쉽게 응축되는 특성을 가지고 있다. 원소 수은은 작은 크기로 쪼개어져 쉽게 흩어지는 성질이 있다.
열탈착 반응부는 감압 조건에서 열적처리를 진행하여, 수은의 탈착 온도를 낮출 수 있다.
구체적으로, 열탈착 반응부는 400~650℃ 범위에서 선택적 운전을 실시하는 것과 동시에 진공펌프를 이용하여 10kPa의 감압된 압력 하에서 반응 과정을 실시하여 열적 처리를 진행함으로써 수은 가스의 증가를 포함하여 배출 가스를 생성한다.
감압 조건에서 수은을 휘발시키는 경우에는 열처리 구간을 진행하는데 있어서 수은의 휘발점이 낮아지므로 운전 온도를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 이는 Clausius-Clapeyron Equation 으로 설명이 가능하다. 또한, 온도를 올리기 위하여 투입되는 에너지를 낮추는 효과를 기대할 수 있다.
상기 열탈착 반응을 진행하는 과정에 있어서, 투입되는 가스로는 질소 가스를 공급할 수 있다. 상기 질소 가스는 화학 반응에 관여함이 없이 발생된 배출 가스를 열탈착 반응부의 후단으로 이송시키는 기능을 수행한다. 예를 들어, 질소 가스의 투입 유량은 1L/min 이다.
한편, 수은 및 수은 화합물의 열적 탈착 및 응축 특성을 고려하여 열탈착 반응부의 전기 가열식 히터는 출입면을 포함하여 전면 가열식 구조를 가질 수 있다.
집진 반응부(130)는 열탈착 반응부(120)와 가스 응축부(140) 사이에 배치된 상태에서 히팅 자켓(미도시)으로 둘러싸인 덕트를 통해 연결된다.
집진 반응부(130)는 집진 하우징(131), 집진 하우징(131)을 감싸는 전기로 히터(132) 및 집진 하우징(131)의 양측 상에 결합되는 덕트(134,135)를 포함한다. 상기 집진 하우징(131)은 필터 형태의 집진 장비일 수 있지만, 사이클론 형태로 교체 가능하다.
집진 반응부(130)는 탈착 반응기(120)에서 발생한 배출 가스 상의 분진을 포집하여 제거하는 기능을 수행한다. 탈착 반응기(120)에서 발생한 배출 가스는 가스상 수은 및 분진을 포함한다.
구체적으로, 집진 반응부(130)는 300~400℃ 범위에서 수은을 휘발점 이상의 온도로 가열한다. 즉, 수은 증기만 가스 상태로 유지하고, 수은 증기보다 높은 휘발 온도를 갖는 물질은 고상으로 제어가 가능하게 된다.
집진 반응부(130)는 사이클론 등을 이용하여 분진을 제어한다. 분진 제어 과정에서 사이클론 형태인 집진 하우징의 외부를 히팅 자켓을 이용하여 가열함으로써 배출가스가 냉각되는 구간이 없도록 보호한다.
또한, 열탈착 반응부(120), 집진 반응부(130) 및 가스 응축부(140)로 연결되는 덕트 구간 역시 히팅 자켓을 이용한 가열을 한다.
덕트 내에 수은이 응축되는 경우에 비중이 13.6으로 크므로 덕트 내에 잔류하는 경우가 존재하는바, 덕트를 경사지게 구성하여 응축된 수은이 다음 단계로 이송될 수 있도록 한다.
가스 응축부(140)는 집진 반응부(130)와 덕트를 통해 연결되는 가스 응축 케이스(141), 가스 응축 케이스(141)의 내부 상에 다발 형상으로 배치되는 가스 확산부, 가스 응축 케이스의 상단에 배치되는 액화 가스 투입구(143), 가스 응축 케이스(141)를 나선 형상으로 둘러싸는 구조의 냉각 배관(미도시)을 포함한다.
상기 가스 응축부(140)에서는 수은을 포함한 배출 가스가 냉각되는 구간을 갖고, 가스상 수은의 오염을 방지하기 위하여 냉각수 또는 냉매를 이용하는 간접냉각방식을 채택한다.
한편, 가스 응축 케이스(141) 상단에서 액화 가스 투입구를 통해 액화 질소를 간헐적으로 투입하여 장치 내부의 온도를 낮추게 함으로써 가스상 수은의 응축 효율을 높인다. 여기에서, 수은의 비중인 13.6을 고려하여 응축된 수은이 하부로 떨어질 수 있게 한다. 가스 응축 케이스 상에서 가스 투입구는 상부에 위치하며 가스 배출구는 하부에 위치한다.
상기 가스 확산부는 원통 형상의 구조체 상에서 상하부를 따라 복수의 수은 이송 관로가 다발 구조로 이격 배치되는 형태일 수 있다.
가스 응축부(140)를 통한 작동 과정은 다음과 같다.
히팅 자켓으로 둘러싸인 덕트를 통해 수은을 포함한 가스가 가스 응축 케이스(141) 상단의 빈 공간으로 투입된다. 이송된 가스는 가스 확산부에 형성된 복수의 수은 이송 관로를 통해 확산되어 다발 형태로 나뉘어져 하부로 이송된다. 예를 들어, 연근의 내부에 형성된 복수의 기공과 같은 형태로 확산이 이루어진다.
상기 이송된 가스의 확산 과정에서 가스 응축 케이스에 배치된 냉각 배관을 통해 냉각수가 순환하는 구조일 수 있다. 이를 통해, 간접 냉각 방식으로 가스 확산부를 통해 유동하는 수은 함유 가스의 냉각을 가능하게 한다. 가스 응축 케이스에 배치된 냉각 배관은 상기 가스 응축 케이스의 내면 또는 외면 상을 따라 나선 형상으로 배치되거나 또는 가스 응축 케이스의 내부 상에 나선 형상으로 매설된 형상일 수 있다.
상기와 같이, 수은 함유 가스의 냉각을 통해 가스 확산부 상에 수은이 액화되어 맺혀 있는 상태에서, 가스 응축 케이스 상단부의 액화 가스 투입구를 구성하는 프렌지를 해제하여 액화 질소를 투입한다. 즉, 액화 질소를 가스 응축 케이스의 상부에서부터 흘려주어 가스 다발 형상인 가스 확산부 상에 맺혀있는 수은을 얼려 고형화한 뒤에 가스 응축부 하부에 위치한 수은회수탱크로 낙하하게 한다. 이를 통해 수은 회수율을 증가시킬 수 있다.
수은 회수 탱크(150)는 하부가 좁아지는 형상을 갖는 수은 회수 케이스(151), 수은 회수 케이스(151)의 상부에 분리가능하게 결합되는 탱크 커버(152), 수은 회수 케이스(151)의 하부 일측에 배치되는 모니터링부(153) 및 수은 회수 케이스(151)의 하단에 결합되는 회수 밸브(154)를 포함한다. 여기에서, 원소 수은은 쉽게 작은 크기로 쪼개어지고 흩어지는 성질이 있는바, 응축된 수은을 수은 회수 탱크의 한 곳으로 집중시켜 회수를 용이하게 하도록 장치를 구성한다. 응축된 수은의 포집 온도는 10~15℃ 범위이다.
수은 회수 케이스(151)는 새니터리 클램프(sanitary clamp,155)를 통해 탱크 커버(152)와 분리가능하게 결합되고 이를 통해 분리 및 세척을 편리하게 한다.
모니터링부(153)는 수은 회수 케이스(151) 상에 응축된 수은의 양을 실시간으로 모니터링 가능하게 한다. 회수 밸브(154)는 응축된 수은을 수은 회수 케이스(151)의 하방으로 회수 가능하게 한다.
진공 장치부(40)는 가스 흡입 펌프를 통해 진공 조건을 생성한다. 즉, 10kPa 정도의 수준으로 진공 감압 조건을 생성한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 수은 회수 장치를 이용한 수은 회수 공정을 설명한다.
먼저, 수은을 함유한 액상 폐기물을 저장탱크(10)에서 공급한다(S10).
저장탱크(10)에서 공급펌프(20)를 통해 액상 필터부(110)로 공급된 액상 폐기물을 복수개의 필터 카트리지들을 이용하여 다단 필터링 처리한다(S20).
열탈착 반응부(120)에서는 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물이 순차적으로 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행된다(S30). 한편, 상기 S30 단계에서는 형광등, 수은함유램프, 수은에 오염된 토양 등을 포함한 고상 폐기물이 열탈착 반응부(120) 상에 별도로 투입한 상태에서 처리될 수 있다.
집진 반응부(130)에서는 열탈착 반응부(120)에서 처리된 수은 함유 배출 가스 중 분진을 제거한다(S40).
가스 응축부(140)에서는 냉각수 또는 냉매를 이용하는 간접냉각방식을 통해 수은을 포함한 배출 가스의 냉각을 진행한다(S50).
액화 질소를 가스 응축부(140)의 상부에서 공급하여 가스 다발 형상인 가스 확산부 상에 맺혀있는 수은을 고형화하여 수은회수탱크(150)에서 포집한다(S60).
상술한 바와 같이 본 발명은 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 액상 필터부를 거치면서 다단으로 수은 흡착을 실시하고, 상기 액상 필터부를 거친 고상 수은 폐기물 또는 순수한 고상 폐기물을 열탈착 반응부에 투입하여 밀폐된 케이스 상에 격리 보관한 상태에서 열적 처리를 진행하고, 열탈착 반응부를 거친 배출 가스 상의 분진을 사이클론 등을 이용하여 처리하고, 가스 응축부를 거치면서 수은을 포함한 배출 가스의 냉각을 통해 가스상 수은의 응축 효율을 높이게 하는 과정을 통해 수은을 안정적으로 회수한다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 수은을 함유한 액상 폐기물에 대하여 다단으로 수은 흡착을 실시하는 액상 필터부(110);
상기 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물 또는 추가적인 순수한 고상 폐기물이 투입되어 감압 조건에서 열적 처리가 수행되는 열탈착 반응부(120);
상기 열탈착 반응부(120)에서 발생된 분진을 포집하는 집진 반응부(130);
상기 집진 반응부(130)를 거친 수은 함유 배출 가스의 냉각을 통하여 배출 가스 상의 수은 응축 효율을 높이게 하는 가스 응축부(140); 및
상기 가스 응축부(140)에서의 냉각 과정을 통해 고상화된 수은이 저장되는 수은 회수 탱크(150);를 포함하는,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 액상 필터부(110)는 복수개의 필터 카트리지들을 포함하고,
상기 복수개의 필터 카트리지들은 복수의 섬유 필터 카트리지 및 복수의 활성탄 필터 카트리지들을 포함하는,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 섬유 필터 카트리지는 제1 입경을 갖는 1단 섬유 필터 카트리지 및 상기 제1 입경보다 작은 제2 입경을 갖는 2단 섬유 필터 카트리지를 포함하고,
상기 복수의 활성탄 필터 카트리지들은 상기 제2 입경을 갖는 형태인,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열탈착 반응부(120)는, 열적 처리를 위한 가열로(121), 상기 가열로(121)의 외면을 둘러싸는 전기 가열식 히터(122), 상기 가열로(121) 내에 배치되는 교반기(123) 및 상기 가열로(121) 상단에 배치된 유압식 리프팅 설비를 포함하는,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가스 응축부(140)는,
상기 집진 반응부(130)와 덕트를 통해 연결되는 가스 응축 케이스(141), 상기 가스 응축 케이스(141)의 내부 상에 배치되는 가스 확산부, 상기 가스 응축 케이스의 상단에 배치되는 액화 가스 투입구(143), 및 상기 가스 응축 케이스(141)를 둘러싸는 구조의 냉각 배관을 포함하는,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 가스 확산부는 원통 형상의 구조체 상에서 상하부를 따라 복수의 수은 이송 관로가 다발 구조로 이격 배치되는 형태인,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수은 회수 탱크(150)는 하부가 좁아지는 형상을 갖는 수은 회수 케이스(151), 상기 수은 회수 케이스(151)의 상부에 분리가능하게 결합되는 탱크 커버(152), 상기 수은 회수 케이스(151)의 하부 일측에 배치되는 모니터링부(153) 및 수은 회수 케이스(151)의 하단에 결합되는 회수 밸브(154)를 포함하는,
액상 및 고상 폐기물의 수은 처리 장치.
- 수은을 함유한 액상 폐기물을 저장탱크(10)에서 공급하는 단계;
상기 저장탱크(10)에서 공급펌프(20)를 통해 액상 필터부(110)로 공급된 액상 폐기물을 복수개의 필터 카트리지들을 이용하여 다단 필터링 처리하는 단계;
상기 액상 필터부(110)를 거친 고상 수은 폐기물 또는 추가적인 순수한 고상 폐기물을 열탈착 반응부(120)로 공급하여 감압 조건에서 열적 처리를 수행하는 단계;
상기 열탈착 반응부(120)에서 처리된 수은 함유 배출 가스 중 분진을 집진 반응부(130)에서 제거하는 단계;
상기의 분진이 제거된 수은 함유 배출 가스에 대하여 가스 응축부(140)에서 냉각을 진행하는 단계; 및
상기 가스 응축부(140)의 상부에서 액화 가스를 공급하여 상기 가스 응축부(140)의 내부에 배치된 가스 확산부 상에 맺혀있는 수은을 고형화하여 수은회수탱크(150)로 포집하는 단계;를 포함하는,
액상 수은 폐기물로부터의 수은 회수 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 열탈착 반응부(120)는 400~650℃ 범위에서 선택적 운전을 실시하는 것과 동시에 진공 펌프를 이용하여 10kPa의 감압된 압력 하에서 반응 과정을 실시하여 열적 처리를 진행하는,
액상 수은 폐기물로부터의 수은 회수 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 가스 응축부(140)의 상부에서 공급되는 액화 가스는 액화 질소인,
액상 수은 폐기물로부터의 수은 회수 방법.
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