KR101994997B1 - 오염수 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의해 오염수 처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염수 처리 시스템은, 스크러버에서 배기가스와 접촉한 세정수를 배출하는 세정수배출관과, 세정수배출관에 연결되며, 해수와 열교환하여 세정수를 1차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제1 냉각유닛과, 제1 냉각유닛 후단의 세정수배출관에 연결되며, 석출된 황산염을 분리하는 필터유닛, 및 필터유닛 후단의 세정수배출관에 연결되며, 질산 또는 질산염이 포함된 세정수를 저장하는 저장탱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염수 처리 시스템은, 스크러버에서 배기가스와 접촉한 세정수를 배출하는 세정수배출관과, 세정수배출관에 연결되며, 해수와 열교환하여 세정수를 1차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제1 냉각유닛과, 제1 냉각유닛 후단의 세정수배출관에 연결되며, 석출된 황산염을 분리하는 필터유닛, 및 필터유닛 후단의 세정수배출관에 연결되며, 질산 또는 질산염이 포함된 세정수를 저장하는 저장탱크를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 오염수 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스의 정화로 오염된 세정수를 처리할 수 있는 오염수 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있다. 환경에 대한 인식이 점차 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 특히, 배기가스 중 질소산화물과 황산화물은 유엔 산하기관인 국제 해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다. 질소산화물의 경우, Tier III가 발효되는 시점인 2016년에 3.4g/kwh 이하로 그 배출량을 규제하고 있으며, 황산화물의 경우, 2015년부터 SECA(Sulfur Emission Control Area)에서 0.1%이하로 그 배출이 규제된다. 이에 따라, 선박의 배기가스 처리를 위한 다양한 장치 및 방법들이 도입되고 있다. 황산화물의 경우, 습식 스크러버를 이용하여 제거하는 방식이 일반적이며, 과산화수소, 오존, 자외선 등을 이용하여 배기가스를 미리 산화시킨 후에 세정수와 기액 접촉시킬 경우, 황산화물과 질소산화물을 동시에 저감시킬 수 있다.
한편, 황산화물과 질소산화물이 산화되어 세정수에 용해될 경우, 황산염과 질산염(Nitrates)이 생성된다. 질산염은 해상에 배출할 수 있는 양에 대한 규제가 발효되어 있으므로, 일정 농도 이상의 질산염이 포함된 세정수는 배출될 수 없다. 그러나, 선박에 설치된 각종 엔진은 필요한 동력을 생성하기 위해 지속적으로 연료를 연소하고, 이에 따라 배출되는 배기가스를 처리하는 과정에서 황산염과 질산염이 계속 생성되므로, 이를 저장하기 위한 탱크가 복수 개 마련되어야 한다. 따라서, 탱크의 설치 및 유지를 위한 비용이 증가되고, 복수 개의 탱크를 배치하기 위해 넓은 공간이 요구되어 선박 내 공간 활용도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스의 정화로 오염된 세정수를 처리할 수 있는 오염수 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오염수 처리 시스템은, 스크러버에서 배기가스와 접촉한 세정수를 배출하는 세정수배출관과, 상기 세정수배출관에 연결되며, 해수와 열교환하여 상기 세정수를 1차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제1 냉각유닛과, 상기 제1 냉각유닛 후단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 상기 석출된 황산염을 분리하는 필터유닛, 및 상기 필터유닛 후단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 질산 또는 질산염이 포함된 상기 세정수를 저장하는 저장탱크를 포함한다.
상기 오염수 처리 시스템은, 상기 제1 냉각유닛과 상기 필터유닛 사이에 개재되며, 상기 석출된 황산염을 포함하는 세정수와 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수로 분리하는 분리유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 오염수 처리 시스템은, 상기 분리유닛으로부터 공급된, 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수를 냉매와 열교환하여 2차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제2 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 냉각유닛은 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수를 0~5℃ 냉각시킬 수 있다.
상기 분리유닛은 교반장치를 포함할 수 있다.
상기 오염수 처리 시스템은, 상기 제1 냉각유닛 전단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 상기 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하는 여과부를 더 포함할 수 있다.
상기 오염수 처리 시스템은, 상기 여과부와 상기 제1 냉각유닛 사이에 개재되며, 상기 세정수에 포함된 액상촉매를 분리하는 액상촉매분리유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 액상촉매분리유닛은 상기 액상촉매를 상기 스크러버로 순환시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 배기가스의 정화로 오염된 세정수에 포함되어 있는 황산염을 석출하여 세정수로부터 분리함으로써, 질산 또는 질산염이 포함된 세정수만 추출하여 탱크에 저장할 수 있다. 따라서, 황산염과 질산염을 저장하는 경우보다, 탱크의 크기 및 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 탱크의 설치 및 유지를 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 탱크의 배치를 위한 공간을 줄일 수 있어 선박 내 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오염수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 제2 냉각유닛이 세정수를 냉각할 때 온도에 따른 황산염의 석출 분포를 도시한 그래프이다.
도 3은 도 1의 오염수 처리 시스템의 작동도이다.
도 2는 제2 냉각유닛이 세정수를 냉각할 때 온도에 따른 황산염의 석출 분포를 도시한 그래프이다.
도 3은 도 1의 오염수 처리 시스템의 작동도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 오염수 처리 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 오염수 처리 시스템은 배기가스의 정화로 오염된 세정수를 처리하는 장치로서, 주로, 선박에 탑재되어 오염된 세정수를 처리할 수 있다.
오염수 처리 시스템은, 배기가스의 정화로 오염된 세정수에 포함되어 있는 황산염을 석출하여 세정수로부터 분리함으로써, 질산 또는 질산염이 포함된 세정수만 추출하여 탱크에 저장할 수 있다. 따라서, 황산염과 질산염을 저장하는 방식보다 탱크의 크기 및 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 탱크의 설치 및 유지를 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 탱크의 배치를 위한 공간을 줄일 수 있어 선박 내 공간 활용도를 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 오염수 처리 시스템(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오염수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 제2 냉각유닛이 세정수를 냉각할 때 온도에 따른 황산염의 석출 분포를 도시한 그래프이다.
본 발명에 따른 오염수 처리 시스템(1)은 세정수배출관(10)과, 제1 냉각유닛(20)과 필터유닛(30), 및 저장탱크(40)를 포함한다.
세정수배출관(10)은 스크러버(100)에서 배기가스와 접촉한 세정수를 배출하는 관으로, 일단이 스크러버(100)에 연결되고 타단이 후술할 저장탱크(40)에 연결된다.
스크러버(100)는 배기가스관(110)을 통해 공급되는 배기가스에 세정수공급관(120)을 통해 공급되는 세정수를 분무하여 배기가스와 세정수를 기액 접촉시키는 장치로, 통상의 습식 스크러버일 수 있다.
배기가스관(110)은 연소기관(도시되지 않음)으로부터 배기가스가 이동하는 통로를 제공하는 관으로, 연소기관의 배기관에 직접 연결되어 고온의 배기가스가 이동하는 통로가 되거나, 각종 열교환기를 통과하여 배기열의 대부분을 활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다. 여기서, 연소기관이라 함은, 연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치로서, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 등으로 형성될 수 있다. 배기가스관(110)은 복수 개의 연소기관의 배기관에 연결될 수 있으며, 복수 개의 연소기관은 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 연소기관은 통상, 화석 연료를 연소하여 동력을 발생시키므로, 화석 연료의 연소에 따른 배기가스를 발생시킨다. 발생된 배기가스는 다량의 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진 등을 포함하고 있으며, 연소기관의 일 측에 연결된 배기가스관(110)을 통해 스크러버(100)로 공급된다. 배기가스관(110)은 스크러버(100) 내부에 위치한 단부가 스크러버(100)의 하부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 배기가스를 분사할 수 있다.
세정수공급관(120)은 세정수가 이동하는 통로를 제공하는 관으로, 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나를 스크러버(100)로 공급할 수 있다. 세정수공급관(120)은 스크러버(100) 내부에 위치한 단부가 스크러버(100)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 즉, 스크러버(100)의 상부에 배치된 세정수공급관(120)은 배기가스관(110)이 위치한 스크러버(100)의 하부를 향하여 세정수를 분무한다. 따라서, 스크러버(100)의 하부에 배치된 배기가스관(110)을 통해 유입되는 배기가스와 세정수가 효과적으로 접촉할 수 있다.
스크러버(100) 내부에서 배기가스와 세정수가 기액 접촉함에 따라 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진 등의 오염물질이 제거될 수 있으며, 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진 등의 오염물질이 제거된 배기가스는 별도의 배출관(130)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출관(130)을 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진 등의 오염물질이 제거된 상태이므로, 배기 기준에 적합하게 되어 대기 중에 그대로 배출할 수 있다.
오염물질이 포함된 배기가스와 접촉하여 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진 등이 포함된 세정수는 세정수배출관(10)을 통해 스크러버(100) 외부로 배출된다. 이 때, 세정수는 질소산화물, 황산화물이 용해되어 강산성의 질산과 황산을 형성할 수 있다.
한편, 배기가스관(110)을 통해 공급되는 배기가스는 산화되어 1차로 정화된 후, 스크러버(100)로 공급되어 2차로 정화될 수 있다. 배기가스를 산화시키는 방법으로는, 펄스코로나 방전을 하여 산화시키는 방법, 또는 자외선을 조사하여 산화시키는 방법, 또는 산화제를 분사하여 산화시키는 방법 등이 있다. 배기가스를 산화시키면, 배기가스에 포함된 일산화질소가 이산화질소로 산화되는데, 이산화질소는 일산화질소에 비하여 물에 쉽게 용해되므로, 스크러버(100)에서 세정수에 쉽게 녹아 제거될 수 있다. 예를 들어, 펄스코로나 방전을 하여 배기가스를 산화시키는 경우, 펄스 고전압에 의해 코로나 방전이 되면 배기가스가 플라즈마 상태가 되어 오존과 O₂, OH 등의 산화성 라디칼을 발생시켜 질소산화물이나 황산화물을 산화시킬 수 있다. 또한, 산화제를 분사하여 배기가스를 산화시키는 경우, 노즐, 초음파진동자, 스프레이, 가열판 등을 사용하여 액체산화제를 미립자화하거나 액적화 또는 증기화하여 배기가스와 산화제를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
산화된 배기가스는 스크러버(100)로 공급되기 전 액상촉매가 주입될 수 있다. 인위적으로 산화된 배기가스는 다시 원래의 상태로 쉽게 환원되므로, 배기가스를 산화된 상태로 유지하기 위해 액상촉매를 주입할 수 있다. 배기가스가 다시 환원되면 스크러버(100)에서 세정수에 쉽게 녹지 않아 제거되지 않으므로, 배기가스를 산화된 상태로 스크러버(100)에 유입시켜야 한다. 액상촉매는 석유나 디젤과 같은 기름(oil)에 포함된 Liquid Organic Catalyst(LOC)로서, 물과 LOC의 중량 비가 30~70:70~30일 수 있다. 산화된 배기가스에 액상촉매를 주입함으로써, 배기가스가 다시 환원되지 않고 산화 상태를 유지하며 스크러버(100)로 공급될 수 있다. 그러나, 액상촉매가 스크러버(100) 공급 전의 배기가스에 주입되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 액상촉매는 스크러버(100) 내부에서 배기가스에 주입될 수도 있다.
세정수배출관(10)을 통해 스크러버(100) 외부로 배출된 세정수는 여과부(70)를 통과한다. 이 때, 스크러버(100)와 여과부(70) 사이의 세정수배출관(10) 상에는 적어도 하나의 펌프가 설치되어 세정수를 가압할 수 있다.
여과부(70)는 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하는 장치로, 후술할 제1 냉각유닛(20) 전단의 세정수배출관(10) 상에 연결될 수 있다. 세정수에 포함된 고체상 입자는 유기물질, 액상촉매 등으로 인해 점도(viscosity)가 높아 끈적거리는 성질이 있다. 따라서, 고체상 입자를 별도로 제거하지 않을 경우, 세정수와 함께 유동하며 세정수배출관(10) 및 각종 장치 내부에 쌓이게 되며, 이로 인해, 배관의 막힘 또는 부식, 및 장치의 부식 또는 고장을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 여과부(70)는 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하며, 예를 들어, 필터, 원심분리기, 중력분리기 중 어느 하나를 이용하여 고체상 입자를 분리할 수 있다. 여과부(70)가 필터를 이용하여 고체상 입자를 분리할 경우, 고체상 입자는 케이크(cake) 형태로 걸러질 수 있다.
여과부(70)에서 고체상 입자가 분리된 세정수는 액상촉매분리유닛(80)을 통과한다.
액상촉매분리유닛(80)은 세정수에 포함된 액상촉매를 분리하는 것으로, 여과부(70)와 제1 냉각유닛(20) 사이에 개재될 수 있다. 액상촉매분리유닛(80)은 세정수와 액상촉매의 비중 차를 이용하여 액상촉매를 분리할 수 있다. 즉, 액상촉매분리유닛(80)은 중력분리 방식으로 세정수에 포함된 액상촉매를 분리한다. 액상촉매는 전술한 바와 같이, 기름이 포함되어 있어 비중이 약 0.85로 세정수보다 작다. 따라서, 액상촉매가 포함된 세정수를 액상촉매분리유닛(80)으로 공급할 경우, 상대적으로 비중이 큰 세정수는 액상촉매분리유닛(80)의 하측에 배치되며, 비중이 작은 액상촉매는 액상촉매분리유닛(80)의 상측에 배치되어 세정수와 액상촉매는 서로 완전히 분리될 수 있다. 그러나, 액상촉매분리유닛(80)이 중력분리 방식으로 액상촉매를 분리하는 것으로 한정될 것은 아니며, 세정수에 포함된 액상촉매를 분리할 수 있는 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 액상촉매분리유닛(80)에서 분리된 액상촉매는 스크러버(100) 전단의 배기가스관(110) 또는 스크러버(100) 내부로 순환되어 재사용될 수 있다.
액상촉매분리유닛(80)에서 액상촉매가 제거된 세정수는 제1 냉각유닛(20)으로 공급된다.
제1 냉각유닛(20)은 세정수를 1차로 냉각시켜 황산염을 석출하는 것으로, 여과부(70) 후단의 세정수배출관(10)에 연결될 수 있다. 제1 냉각유닛(20)은 세정수를 외부에서 유입된 해수와 열교환하여 약 20℃ 정도로 냉각시킬 수 있다. 외부에서 유입되어 스크러버(100)에 세정수의 용도로 공급되는 해수는 약 20℃이며, 스크러버(100) 내부에서 고온의 배기가스와 기액 접촉한 후 배출되는 세정수는 약 50~55℃이다. 제1 냉각유닛(20)은 외부에서 유입된 약 20℃의 해수와 약 50~55℃의 세정수를 열교환하여, 세정수를 약 20℃로 냉각시키며, 세정수를 약 20℃로 냉각시킬 경우, 세정수에 액체 상태로 용해되어 있던 황산염 중 일부가 고체 상태로 석출될 수 있다. 즉, 온도에 따른 용해도의 변화가 상대적으로 큰 황산염은 세정수를 냉각시킬 경우 일부가 고체 상태로 석출되며, 온도에 따른 용해도의 변화가 상대적으로 작은 질산염은 세정수를 냉각시키더라도 액체 상태로 존재하게 된다. 제1 냉각유닛(20)이 세정수와 해수의 열교환을 통해 세정수를 자연 냉각시킴으로써, 세정수의 냉각에 소요되는 비용은 줄이면서 황산염을 석출시킬 수 있다.
제1 냉각유닛(20)을 통과한 세정수는 필터유닛(30)으로 공급된다.
필터유닛(30)은 석출된 황산염을 세정수로부터 분리하는 것으로, 제1 냉각유닛(20) 후단의 세정수배출관(10)에 연결될 수 있다. 필터유닛(30)은 예를 들어, 상분리기로 형성되어 고체 상태의 황산염을 분리할 수 있으며, 분리된 황산염을 해상에 방류할 수 있다. 황산염은 물에 대한 용해도가 높아 별도의 규제가 발효되어 있지 않으므로, 해상에 그대로 배출할 수 있다. 특히, 전술한 여과부(70)와 액상촉매분리유닛(80)에서 각각 세정수에 포함된 고체상 입자와 액상촉매를 미리 제거한 상태이므로, 필터유닛(30)에서 분리되는 황산염은 불순물이 거의 포함되지 않은 순수한 상태일 수 있다. 그러나, 필터유닛(30)이 상분리기로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 석출된 황산염을 세정수로부터 분리할 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다. 예를 들어, 필터유닛(30)은 여과부(70)와 같이, 필터, 원심분리기, 중력분리기 중 어느 하나로 형성될 수도 있다. 또한, 필터유닛(30)에서 황산염만 분리되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 제1 냉각유닛(20)에서 일부가 고체 상태로 석출된 질산염도 같이 분리될 수도 있다.
필터유닛(30)에서 황산염이 제거된 세정수는 저장탱크(40)에 저장된다.
저장탱크(40)는 고체 상태의 황산염이 제거되고 질산 또는 액체 상태의 질산염이 포함된 세정수를 저장하는 것으로, 필터유닛(30) 후단의 세정수배출관(10)에 연결될 수 있다. 즉, 저장탱크(40)에는 질산 또는 액체 상태의 질산염이 고 농도로 농축된 세정수가 저장된다. 대부분의 황산염이 제거되고 질산 또는 질산염이 포함된 세정수만 저장탱크(40)에 저장됨으로써, 황산염과 질산염이 모두 포함된 세정수를 저장하는 경우에 비해 필요한 탱크의 크기 및 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 탱크의 설치 및 유지를 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 탱크의 배치를 위한 공간도 줄일 수 있어 선박 내 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
저장탱크(40)에 저장된 세정수는 선박이 항구 등에 도달한 경우, 별도의 처리시설로 공급되어 처리될 수 있다. 예를 들어, 세정수에 포함된 질산염은 농업에서 쓰이는 비료의 재료로 활용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 저장탱크(40)에 저장되는 세정수는 질산 또는 질산염이 고 농도로 농축된 상태이므로, 비료의 재료로 활용 가치가 높은 장점이 있다. 또한 저장된 세정수는 공해 상에서 해수 또는 청수와 희석되어 규제치 농도 이하의 질산염을 포함한 상태에서 배출될 수 있다.
한편, 제1 냉각유닛(20)과 필터유닛(30) 사이에는 분리유닛(50)이 개재될 수 있다.
분리유닛(50)은 제1 냉각유닛(20)을 통과한 세정수를 황산염을 포함하는 세정수와 황산염을 포함하지 않는 세정수로 분리하는 것으로, 예를 들어, 상분리기로 형성될 수 있다. 분리유닛(50)은 황산염을 포함하는 세정수를 필터유닛(30)으로 공급하고, 황산염을 포함하지 않는 세정수는 제2 냉각유닛(60)으로 공급할 수 있다.
제2 냉각유닛(60)은 분리유닛(50)으로부터 공급된 황산염을 포함하지 않는 세정수를 2차로 냉각시켜 황산염을 추가로 석출하는 것으로, 제1 배관(62)을 통해 분리유닛(50)과 연결되고 제2 배관(63)을 통해 냉각기(61)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 냉각유닛(60)은 제1 배관(62)을 통해 공급되는 황산염을 포함하지 않는 세정수를, 냉각기(61)와 제2 냉각유닛(60)을 순환하는 냉매와 열교환하여 냉각시켜 황산염을 석출한다. 이 때, 제2 냉각유닛(60)은 황산염을 포함하지 않는 세정수를 0~5℃로 냉각시킬 수 있다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 세정수에 녹아있는 황산염은 약 20℃에서 약 30%가 석출되고, 5℃에서 95% 이상이 석출된다. 즉, 제1 냉각유닛(20)에서 해수와의 열교환을 통해 세정수를 20℃로 냉각시킬 경우, 세정수에 녹아있던 황산염의 약 30%가 석출되고, 제2 냉각유닛(60)에서 냉매와의 열교환을 통해 세정수를 0~5℃로 냉각시킬 경우, 세정수에 녹아있던 황산염이 95% 이상이 석출된다. 이 때, 세정수에 녹아있던 질산염은 약 10%가 석출될 수 있다. 다시 말해, 0~5℃로 냉각된 세정수에는 고체 상태의 황산염(95% 이상)과, 고체 상태의 질산염(약 10%)과, 황산 또는 액체 상태의 황산염(5% 미만), 및 질산 또는 액체 상태의 질산염(약 90%)이 포함될 수 있다.
석출된 황산염과 질산염은 세정수에 포함된 상태로 제1 배관(62)을 통해 다시 분리유닛(50)으로 공급되며, 분리유닛(50)은 제2 냉각유닛(60)을 통과한 세정수를 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하는 세정수와 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하지 않는 세정수로 분리한다. 이 때, 고체 상태의 황산염과 질산염이 포함된 세정수는 필터유닛(30)으로 공급하고, 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하지 않는 세정수는 다시 제2 냉각유닛(60)으로 공급될 수 있다. 즉, 분리유닛(50)은 제1 냉각유닛(20)과 제2 냉각유닛(60)을 통과한 세정수를 혼합하여 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하지 않는 세정수와 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하는 세정수로 분리한다. 분리유닛(50)이 제1 냉각유닛(20)을 통과한 세정수와 제2 냉각유닛(60)을 통과한 세정수를 혼합시킴으로써, 제1 냉각유닛(20)을 통과한 세정수에 포함된 황산 또는 액체 상태의 황산염과 질산 또는 액체 상태의 질산염 중 일부가 추가로 석출될 수 있다. 분리유닛(50)은 필요에 따라 내부에 교반장치를 구비할 수도 있으며, 분리유닛(50)과 제2 냉각유닛(60)을 순환하는 제1 배관(62) 상에는 적어도 하나의 펌프가 설치되어 세정수를 가압할 수 있다. 분리유닛(50)이 교반장치를 구비하는 경우, 제1 냉각유닛(20)을 통과한 세정수와 제2 냉각유닛(20)을 통과한 세정수의 혼합이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 필터유닛(30)은 석출된 황산염과 질산염을 분리하여 해상에 방류할 수 있다. 전술한 바와 같이, 질산염은 약 10%만 석출된 상태이므로, 규제 기준에 적합하게 되어 해상에 방류가 가능하다.
이하, 도 3을 참조하여, 오염수 처리 시스템(1)의 작동 과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 오염수 처리 시스템의 작동도이다.
본 발명에 따른 오염수 처리 시스템(1)은 배기가스의 정화로 오염된 세정수에 포함되어 있는 황산염을 석출하여 세정수로부터 분리함으로써, 질산 또는 질산염이 포함된 세정수만 추출하여 탱크에 저장할 수 있다. 따라서, 황산염과 질산염을 저장하던 종래의 탱크의 크기 및 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해, 탱크의 설치 및 유지를 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 탱크의 배치를 위한 공간을 줄일 수 있어 선박 내 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
배기가스와 세정수는 각각 배기가스관(110)과 세정수공급관(120)을 통해 스크러버(100)로 공급되며, 스크러버(100)는 배기가스와 세정수를 기액 접촉시켜 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진을 제거한다. 이 때, 배기가스는 산화된 후 액상촉매가 주입된 상태로 스크러버(100)로 공급될 수 있다. 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진이 제거된 배기가스는 배출관(130)을 통해 대기 중에 배출되고, 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 및 미세분진이 포함된 세정수는 세정수배출관(10)을 통해 스크러버(100) 외부로 배출된다.
세정수배출관(10)을 통해 스크러버(100) 외부로 배출된 세정수는 여과부(70)로 공급되어 고체상 입자가 제거되며, 여과부(70)에서 고체상 입자가 제거된 세정수는 액상촉매분리유닛(80)으로 공급되어 액상촉매가 제거된다. 세정수로부터 분리된 액상촉매는 별도의 배관을 통해 스크러버(100) 내부 또는 스크러버(100) 전단의 배기가스관(110)에 공급되어 재사용될 수 있다.
액상촉매분리유닛(80)에서 액상촉매가 제거된 세정수는 제1 냉각유닛(20)에서 해수와 열교환을 통해 1차로 냉각되는데, 이 때, 세정수에 액체 상태로 용해되어 있던 황산염 중 약 30%가 고체 상태로 석출될 수 있다. 석출된 황산염은 세정수에 포함되어 분리유닛(50)으로 공급된다. 분리유닛(50)은 고체 상태의 황산염을 포함하는 세정수와 고체 상태의 황산염을 포함하지 않는 세정수로 분리하여, 고체 상태의 황산염을 포함하는 세정수를 필터유닛(30)으로 공급하고, 고체 상태의 황산염을 포함하지 않는 세정수를 제2 냉각유닛(60)으로 공급한다.
제2 냉각유닛(60)은 고체 상태의 황산염을 포함하지 않는 세정수를 냉매와 열교환을 통해 2차로 냉각하여 황산염을 추가로 석출하는데, 이 때, 세정수는 0~5℃로 냉각될 수 있다. 세정수가 0~5℃로 냉각됨으로써, 세정수에 액체 상태로 용해되어 있던 황산염 중 95% 이상이 고체 상태로 석출되고, 액체 상태로 용해되어 있던 질산염 중 10%가 고체 상태로 석출될 수 있다. 석출된 황산염과 질산염은 세정수에 포함되어 분리유닛(50)으로 다시 공급된다. 분리유닛(50)은 제1 냉각유닛(20)과 제2 냉각유닛(60)을 통과한 세정수를 혼합하여, 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하는 세정수를 필터유닛(30)으로 공급한다.
필터유닛(30)은 고체 상태의 황산염과 질산염을 세정수로부터 분리하여 해상에 방류하고, 고체 상태의 황산염과 질산염을 포함하지 않는 세정수, 즉, 소량의 황산 또는 액체 상태의 황산염, 및 다량의 질산 또는 액체 상태의 질산염을 포함하는 세정수를 저장탱크(40)로 공급한다. 전술한 바와 같이, 세정수에 액체 상태로 용해되어 있던 황산염은 약 95% 이상이 고체 상태로 석출되어 해상에 방류된 상태이므로, 저장탱크(40)에는 질산 또는 액체 상태의 질산염이 고 농도로 농축된 세정수가 저장될 수 있다. 저장된 고농도의 질산염은 저장탱크(40), 항구 등에서 처리되거나, 공해 상에서 세정수와 혼합되어 희석된 상태에서 해상으로 방류된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 오염수 처리 시스템 10: 세정수배출관
20: 제1 냉각유닛 30: 필터유닛
40: 저장탱크 50: 분리유닛
60: 제2 냉각유닛 61: 냉각기
62: 제1 배관 63: 제2 배관
70: 여과부 80: 액상촉매분리유닛
100: 스크러버 110: 배기가스관
120: 세정수공급관 130: 배출관
20: 제1 냉각유닛 30: 필터유닛
40: 저장탱크 50: 분리유닛
60: 제2 냉각유닛 61: 냉각기
62: 제1 배관 63: 제2 배관
70: 여과부 80: 액상촉매분리유닛
100: 스크러버 110: 배기가스관
120: 세정수공급관 130: 배출관
Claims (8)
- 스크러버에서 배기가스와 접촉한 세정수를 배출하는 세정수배출관;
상기 세정수배출관에 연결되며, 해수와 열교환하여 상기 세정수를 1차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제1 냉각유닛;
상기 제1 냉각유닛 후단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 상기 석출된 황산염을 분리하는 필터유닛;
상기 제1 냉각유닛과 상기 필터유닛 사이에 개재되며, 상기 석출된 황산염을 포함하는 세정수와 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수로 분리하는 분리유닛; 및
상기 필터유닛 후단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 질산 또는 질산염이 포함된 상기 세정수를 저장하는 저장탱크를 포함하는 오염수 처리 시스템. - 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 분리유닛으로부터 공급된, 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수를 냉매와 열교환하여 2차 냉각시켜 황산염을 석출하는 제2 냉각유닛을 더 포함하는 오염수 처리 시스템.
- 제3 항에 있어서, 상기 제2 냉각유닛은 상기 석출된 황산염을 포함하지 않는 세정수를 0~5℃로 냉각시키는 오염수 처리 시스템.
- 제1 항에 있어서, 상기 분리유닛은 교반장치를 포함하는 오염수 처리 시스템.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 냉각유닛 전단의 상기 세정수배출관에 연결되며, 상기 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하는 여과부를 더 포함하는 오염수 처리 시스템.
- 제6 항에 있어서, 상기 여과부와 상기 제1 냉각유닛 사이에 개재되며, 상기 세정수에 포함된 액상촉매를 분리하는 액상촉매분리유닛을 더 포함하는 오염수 처리 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 액상촉매분리유닛은 상기 액상촉매를 상기 스크러버로 순환시키는 오염수 처리 시스템.
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| KR1020170077509A KR101994997B1 (ko) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | 오염수 처리 시스템 |
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| KR (1) | KR101994997B1 (ko) |
Citations (3)
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| KR101303289B1 (ko) | 2010-07-15 | 2013-09-03 | 주식회사 시뮬레이션테크 | 배기가스 오염물 저감시스템과 그 모니터링 방법 |
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2017
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|---|---|
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