KR102090026B1 - 무 방류 폐액 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 각종 폐액을 처리하기 위한 무 방류 폐액 처리장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 폐액 저장탱크(10), 고액분리기(20), 소각기(30), 필터 수단(40) 및 냉각 수단(50)으로 구성하여 폐액을 고액분리기(20)에 의해 고형물과 액상물을 분리하고, 상기 액상물을 소각기(30)의 노즐을 통해 분사하면서 버너의 화염으로 소각시켜 액상물에 포함되어 있는 이물질을 태우고 액상물을 증기 상태로 배출하면서 필터 수단(40)과 냉각 수단(50)에 의해 여과 및 냉각시켜 수거하므로 폐액의 방류로 인해 발생되는 환경 오염의 문제를 해결하고 폐액의 처리 비용을 절감하도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

무 방류 폐액 처리장치{WASTEWATER TREATMENT SYSTEM OF ZERO LIQUID DISCHARGE}

본 발명은 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 각종 폐액을 처리하기 위한 무 방류 폐액 처리장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 폐액을 고액분리기에 의해 고형물과 액상물을 분리하고, 상기 액상물을 소각기의 노즐을 통해 분사하면서 버너의 화염으로 소각시켜 액상물에 포함되어 있는 이물질을 태우고 액상물을 증기 상태로 배출하면서 여과 및 냉각시켜 수거하도록 하는 무 방류 폐액 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 폐액은 일부분 재활용 처리하고 있지만 대부분은 폐기 처리하고 있으며 이 과정에서 수질, 토양, 대기 등을 오염시키는 환경 문제가 심각하였다.

이와 같이 각종 산업 분야에서 나오는 폐액은 각각의 성분 특성에 맞는 폐수 처리 방식을 다양하게 적용하고 있는데, 물리적 폐수처리방법이나 화학적 폐수처리방법, 또는 물리적 화학적 폐수처리를 병행 사용하여도 처리가 되지 않는 난분해성 폐수의 경우에 폐수 내의 수분을 증발시킨 후에 남은 고농축 폐액을 최종적으로 고온으로 연소 처리하는 방식 등을 많이 채택하고 있다.

이와 같은 종래 폐액 처리장치는 폐액의 성분 특성에 맞게 각각 적용하였다.

즉, 가축의 혈분 등의 경우는 등록특허 제10-1264876호에서 이물질을 제거한 후 가열하여 익힌 다음 고,액 분리하되 분리된 액체를 발효시켜 액비로 제조하고, 공개특허공보 특2002-0022416호에서 혈액을 발효, 건조, 분쇄단계를 거쳐 분말 혈분을 제조하고, 분말 가공된 혈분에 바이오 세라믹, 톱밥, 쌀겨, 발효소, 광합성 미생물을 배합 발효시켜 유기질 비료를 제조하며, 등록특허 제10-1502376호에서는 건조 사료를 제조하여 사용하였다.

또한, 음식물쓰레기 및 축산폐수의 경우는 공개특허 제10-2013-0087992호에서 음식물쓰레기·축산분뇨로부터 이물질을 제거하거나 토사를 제거하는 전처리조와, 전처리조를 거친 슬러지를 소화시키는 소화조와, 소화조에서 소화된 슬러지를 입력받아 이를 농축시키는 소화 농축조와, 소화 농축조로부터 상등액을 유입 받은 후, pH 조절액을 투입하여 pH를 조절하고 결정화 약품을 투입하여 인 결정을 생성하는 인 결정화장치에 의해 처리하도록 하였다.

또한, 평판 디스플레이, 스마트폰, 터치패널, 태양전지 등의 유리 식각 공정에서 발생하는 폐액의 경우는 공개특허 제10-2014-0038829호에서 폐액 중의 슬러지를 필터를 이용하여 여과하는 단계, 폐액 중의 금속이온을 확산투석 및 이온교환으로 제거하는 단계, 폐액을 재생하는 중에 발생하는 과량의 물을 증류장치를 이용해 증류하여 제거하는 단계, 폐액을 재생 후 식각공정에 재사용하기 전에 유실된 성분을 첨가하여 조성비를 조정하는 단계로 처리하도록 하였다.

이와 같이 상기한 종래 폐액 처리장치는 폐액의 성분 특성에 맞게 각각 적용하기 때문에 처리 비용 상승은 물론 각 처리 장치가 복잡하여 제조 및 운영의 어려움이 있으며, 무엇보다 폐액의 처리 후 일부를 방류 처리하기 때문에 수질, 토양, 대기 등의 오염 문제를 완벽하게 해결하는데 한계를 갖고 있었다.

공개특허 제1997-0061785호(1997년09월12일) 등록특허 제10-1071343호(2011년09월30일)

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 각종 폐액을 고액분리기에 의해 고형물과 액상물을 분리하고, 상기 액상물을 소각기의 노즐을 통해 분사하면서 버너의 화염으로 소각시켜 액상물에 포함되어 있는 이물질을 태우고 액상물을 증기 상태로 배출하면서 여과 및 냉각시켜 수거하므로 폐액의 방류로 인해 발생되는 환경 오염의 문제 해결은 물론 폐액의 처리 비용을 절감하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은 폐액을 저장하는 폐액 저장탱크와, 상기 폐액 저장탱크에서 공급하는 폐액에서 고형물과 액상물을 분리하는 적어도 하나 이상의 고액분리기와, 외부 하우징 내부에 장 방형의 연소실을 갖는 연소 바디를 삽입 설치하고, 상기 연소 바디 일측에 버너와 타측 상,하부에 배기구와 배출구를 설치하되, 상기 연소 바디의 외측에 길이 방향을 따라 노즐을 설치하여 고액분리기에서 분리된 액상물을 연소실 내부로 분사하면서 버너의 화염에 의해 액상물에 포함되어 있는 이물질을 소각하고 순수 액상물을 가열 증기 상태로 배출하는 소각기와, 상기 소각기의 배기구로 배출되는 가열 증기를 여과하는 필터 수단 및, 상기 필터 수단을 통과한 가열 증기를 냉각시켜 액화 처리하는 냉각 수단으로 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 연소 바디의 타측 단부에는 원추형의 캡을 결합하되, 상기 캡은 개폐 및 교체 가능하게 결합하도록 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 배기구에는 필터 수단의 전방 위치에 내부 압력 발생시 필터 수단을 통해 압력을 물리적으로 배출시킬 수 있도록 팬이 구동하는 팬 구동부를 설치 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 연소 바디 외측에 세라믹 전기 밴드 히터를 설치하여 버너에서 나오는 부족한 열량을 커버하도록 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 연소 바디 내부에 상부 중앙이 길이 방향으로 절개되는 절개홈을 형성하고 양 측방이 개구되어 있는 보조 내통을 삽입하되, 상기 보조 내통에 노즐을 설치하고, 연소 바디와 이격되는 이격 틈새를 형성하여 배기구로 배출되지 못한 가열 증기가 액상화되어 타측 하부의 배출구로 배출 유도하도록 구성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 폐액 저장탱크, 고액분리기, 소각기, 필터 수단 및 냉각 수단으로 구성하여 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 각종 폐액을 고액분리기에 의해 고형물과 액상물을 분리하고, 상기 액상물을 소각기의 노즐을 통해 분사하면서 버너의 화염으로 소각시켜 액상물에 포함되어 있는 이물질을 태우고 액상물을 증기 상태로 배출하면서 여과 및 냉각시켜 수거하므로 폐액의 방류로 인해 발생되는 환경 오염의 문제를 해결하고 폐액의 처리 비용을 절감하게 되는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명의 장치를 보여주는 전체 구성도.
도 2는 본 발명 소각기를 보여주는 확대 구성도.
도 3은 본 발명 소각기의 작동 상태도.
도 4는 도 3에서 캡 분리 교체 과정을 보여주는 구성도.
도 5는 본 발명 소각기의 다른 실시 예를 보여주는 구성도.
도 6은 도 5의 측 단면도.
도 7은 본 발명 소각기의 또 다른 실시 예를 보여주는 구성도.
도 8은 도 7의 측 단면도.
도 9는 본 발명 소각기의 또 다른 실시 예를 보여주는 구성도.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 무 방류 폐액 처리장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 폐액을 저장하는 폐액 저장탱크(10)와, 상기 폐액 저장탱크의 폐액에서 고형물과 액상물을 분리하는 적어도 하나 이상의 고액분리기(20)와, 상기 고액분리기에서 분리된 액상물을 소각하여 액상물에 포함되어 있는 이물질을 소각하고, 액상물을 증기 상태로 배출하는 소각기(30)와, 상기 소각기에서 배출되는 가열 증기를 여과하는 필터 수단(40) 및, 상기 필터 수단을 통과한 가열 증기를 냉각시켜 액화 처리하는 냉각 수단(50)으로 구성하여 이루어진다.

이때, 상기 고액분리기(20)에서 고형물과 분리된 액상물은 별도의 액상물 저장탱크(60)에 저장한 후 펌프(또는 콤프레샤)(62)에 의해 소각기로 펌핑 공급하도록 구성함이 바람직하다.

상기 소각기(30)는 외부 하우징(31) 내부에 장 방형의 연소실(32a)을 갖는 연소 바디(32)를 삽입 설치하고, 상기 연소 바디 일측에 버너(35)와 타측 상,하부에 배기구(36)와 배출구(37)를 설치하되, 상기 연소 바디의 외측에 길이 방향을 따라 노즐(33)을 다수 설치하여 폐액의 액상물을 연소실 내부로 미세하게 분사하면서 버너의 화염에 의해 액상물에 포함되어 있는 이물질을 소각하고 순수 액상물을 가열 증기 상태로 배출하도록 구성한다.

이때, 상기 소각기의 배기구(36)는 순수 액상물을 가열 증기 상태로 배출하고 상기 순수 액상물이 증기 상태로 배출되지 못하고 액화되는 경우 또는 소각기 내부의 청소 과정에 사용되는 세척수는 배출구(37)를 통해 배출하도록 구성한다.

상기 연소 바디(32)의 타측 단부에는 원추형의 캡(34)을 결합하되, 상기 캡 내 벽면에 액상물에 포함되어 있는 염분이 고착화 되므로 이를 제거하기 위해 개폐 및 교체 가능하게 결합하도록 구성한다.

즉, 상기 연소 바디(32)의 타측 단부에 원추형의 캡(34)을 나사 결합 또는 삽입 후 미도시된 클램프로 고정 결합하도록 구성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 연소 바디(32)와 외부 하우징(31) 사이에는 이격 공간을 형성하여 연소 바디(32) 내부의 화염에 의해 외부 하우징(31)이 너무 가열되지 않도록 하고, 상기 연소 바디에 의해 가열되는 이격 공간 내부의 공기는 그 밖의 용도로 재활용하여 사용하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 필터 수단(40)은 배기구(36) 및 배출구(37)로 설치하되, 활성탄 또는 카본 필터로 구성함이 바람직하다.

그리고 상기 배기구(36)에는 필터 수단의 전방 위치에 내부 압력 발생시(가열 증기의 배출이 원활하지 못해 발생함)에 필터 수단을 통해 압력을 물리적으로 배출시킬 수 있도록 팬이 구동하는 팬 구동부(45)가 설치 구성된다.

또한, 상기 고액 분리기(20)는 예를 들면 폐액을 압착하여 고형물과 액상물을 분리하는 필터 프레스나 그 밖에 각종 여과기를 적용 가능하게 되는 것이다.

그 밖에 본 발명은 도면에 상세히 도시되지 않았지만 장치의 효과적인 제어 관리를 위해 온도계, 압력계, 유량계 등을 적재 적소에 설치 사용함은 물론이다.

또한, 본 발명은 도 5 및 도 6에서와 같이 달리 실시할 수 있는데, 이는 전술한 바람직한 실시 예와 비교하여 볼때 연소 바디(32) 외측에 세라믹 전기 밴드 히터(38)를 설치하여 버너에서 나오는 부족한 열량을 저렴한 비용으로 커버하도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 세라믹 전기 밴드 히터(38)는 U자 형태로 연소 바디(32) 외측을 감싸도록 길이 방향을 따라 다수 이격 설치하되, 상부에 체결 볼트를 체결하여 고정 설치하도록 구성한다.

또한, 본 발명은 도 7 및 도 8에서와 같이 달리 실시할 수 있는데, 이는 전술한 바람직한 실시 예와 비교하여 볼때 상기 연소 바디(32) 내부에 상부 중앙이 길이 방향으로 절개되는 절개홈(39a)을 형성하고 양 측방이 개구되어 있는 보조 내통(39)을 삽입하되, 상기 보조 내통에 노즐(33)을 설치하고, 연소 바디와 이격되는 이격 틈새(t)를 형성하여 순수 액상물이 가열 증기로 배출되지 못하고 액화되는 경우에 연소 바디와 보조 내통 사이의 이격 틈새를 통해 배출구로 배출 유도하도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 연소 바디(32)와 보조 내통(39)은 간격 유지구(39b)에 의해 이격 틈새를 형성하고, 상기 보조 내통(39)은 내부 스케일의 청소를 위해 내부 코팅을 행하며 교체 가능하도록 구성한다.

미설명 부호로서, 33a는 액상물을 공급하는 공급 배관, 55는 냉각 수단에서 액화 처리되는 순수 액상물을 수거하는 수거통을 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 폐액을 수거하여 폐액 저장탱크(10)에 모아 둔다.

그리고 상기 폐액 저장탱크(10)의 폐액을 무 방류 처리하게 되는 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 폐액 저장탱크(10)의 폐액을 고액분리기(20)로 공급하여 압착하므로 고형물과 액상물을 분리한다.

이와 같이 분리된 액상물을 다시 고액분리기(20)를 통해 재차 압착하는 과정을 통해 고형물과 액상물을 다단계에 걸쳐 분리한 후 액상물만 액상물 저장탱크 (60)로 수거한다.

이와 같이 상기 액상물 저장탱크(60)로 수거된 액상물은 펌프(또는 콤프레샤)(62)에 의해 압송 공급하여 소각기(30) 내부에서 연소 바디(32)의 길이 방향을 따라 마련된 노즐(33)을 통해 연소 바디 내부의 연소실(32a)로 미세하게 분무하는 형태로 분사한다.

이때, 상기 연소 바디(32)의 일측에 설치된 버너(35)에서 연소실(32a)의 길이 방향으로 화염을 분사하여 연소실로 미세하게 분사되는 액상물을 가열하여 소각 처리하게 되는 것이다.

즉, 상기 액상물을 미세하게 분사하면서 버너로 가열하여 액상물에 포함되어 있는 각종 이물질은 소각 처리하고, 순수 액상물은 가열 증기 상태로 만들어주게 되는 것이다.

특히, 상기 연소 바디(32) 외측에는 도 5 및 도 6에서와 같이 세라믹 전기 밴드 히터(38)를 더 설치하여 버너와 함께 연소 바디 내부를 가열하도록 함으로서 버너에서 나오는 부족한 열량을 저렴한 비용으로 커버하여 액상물에 포함되어 있는 각종 이물질은 확실하게 소각함은 물론 순수 액상물을 가열하여 증기화하는 효율성을 더욱 높이게 되는 것이다.

이와 같이하여 상기 연소 바디(32) 내부에서 순수 액상물을 소각하여 발생하는 가열 증기는 배기구(36)를 통해 외부로 배출하게 되는 것이다.

그리고 상기 액상물의 이물질은 소각 처리되어 재 상태로 수거하되, 특히 상기 액상물의 소각 과정에서 발생하는 염분 등은 연소 바디의 일측에 결합되어 있는 원추형의 캡(34) 내부에 고착되는 형태로 수거하게 되는 것이다.

이 과정에서 상기 소각기는 연소 바디(32)의 일측 캡(34)을 분리하고 연소 바디 내부의 재 등을 청소함은 물론 캡(34) 내측면을 청소 또는 교체 설치하면서 지속적으로 사용하게 되는 것이다.

상기와 같이 소각기의 배기구(36)로 배출되는 가열 증기는 활성탄과 같은 필터 수단(40)에 의한 이물질을 흡착하는 여과 과정을 재차 거친 후 냉각 수단(50)에서 냉각되어 이물질이 없는 순수 액상물로 수거하여 방류하지 않고 재 활용하게 되는 것이다.

이 과정에서 상기 필터 수단 전방의 배기구(36)에 내부 압력이 발생하면 가열 증기가 필터 수단을 통해 배출되지 못하므로 이를 압력계 등에 의해 감지하여 팬 구동부(45)를 구동시키므로 필터 수단을 통해 압력을 물리적으로 배출시키도록 하므로 가열 증기의 배출이 원활하게 작동되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 소각기의 연소 바디(32)에서 순수 액상물을 가열하여 증기 상태로 배기구(36)를 통해 배출하되, 상기 순수 액상물이 배기구로 배출되지 못하고 액화되는 경우에는 배출구(37)를 통해 배출하고, 필터 수단(40)에 의해 여과 과정을 거쳐 순수 액상물을 수거하게 되는 것이다.

더우기, 도 7 및 도 8에서와 같이 상기 연소 바디(32) 내부에 상부 중앙이 길이 방향으로 절개되는 절개홈(39a)을 형성하고 양 측방이 개구되어 있는 보조 내통(39)을 이격되게 더 삽입하여 사용하는 경우에 순수 액상물이 가열 증기로 보조 내통의 절개홈(39a)을 통해 상승하여 배기구로 배출되지 못할 때 액화되어 연소 바디(32)와 보조 내통(39) 사이의 이격 틈새(t)를 통해 배출구(38)로 유도되어 원활히 배출하게 되는 것이다.

또한, 상기 과정의 경우에 액상물을 소각하는 과정에서 발생되는 스케일이 연소 바디(32) 내부에 떨어지는 것이 아니라 보조 내통(39) 내부로 떨어져 청소가 더 간편하고, 연소 바디가 아니라 보조 내통(39)만 교체 사용할 수 있어 교체 작업도 간단하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 도 9에서와 같이 달리 구성할 수 있는데, 이는 상기 소각기의 외부 하우징(31) 하부 일측을 베이스와 힌지축(61)으로 축 설치하고 타측을 쟈키와 같은 승하강 수단(60)으로 연결 설치하여 소각기의 전방을 상하 경사 조절할 수 있도록 구성하는 것이다.

이때, 상기 소각기의 전방을 상하 경사 조절하는 것에 의해 소각기의 노즐을 통해 분사되는 액상물을 버너의 화염으로 소각하여 증기 상태로 소각기 내부에서 정체되는 것을 최대 방지하면서 배기구(36)로 신속 배출될 수 있도록 조절하므로 소각기의 효율성을 더욱 개선하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 가축의 혈분, 음식물 쓰레기, 축산 폐수(돈뇨) 및 각종 산업 폐수 등에서 나오는 각종 폐액을 고액분리기(20)에 의해 고형물과 액상물을 분리하고, 상기 액상물을 소각기(30)의 노즐을 통해 분사하면서 버너의 화염으로 소각시켜 액상물에 포함되어 있는 이물질을 태우고 액상물을 증기 상태로 배출하면서 여과 및 냉각시켜 수거하여 재활용하므로 폐액을 무 방류로 간단히 처리하게 되는 것이다.

10: 폐액 저장탱크 20: 고액분리기
30: 소각기 31: 외부 하우징
32: 연소 바디 32a: 연소실
33: 노즐 34: 캡
35: 버너 36: 배기구
38: 세라믹 전기 밴드 히터 39: 보조 내통
40: 필터 수단 50: 냉각 수단
60: 승하강 수단

Claims (6)

1. 폐액을 저장하는 폐액 저장탱크(10)와,
   상기 폐액 저장탱크에서 공급하는 폐액에서 고형물과 액상물을 분리하는 적어도 하나 이상의 고액분리기(20)와,
   외부 하우징(31) 내부에 장 방형의 연소실(32a)을 갖는 연소 바디(32)를 삽입 설치하고, 상기 연소 바디 일측에 버너(35)와 타측 상,하부에 배기구(36)와 배출구(37)를 설치하되, 상기 연소 바디의 외측에 길이 방향을 따라 노즐(33)을 설치하여 고액분리기에서 분리된 액상물을 연소실 내부로 미세하게 분사하면서 버너의 화염에 의해 액상물에 포함되어 있는 이물질을 소각하고 순수 액상물을 가열 증기 상태로 배출하는 소각기(30)와,
   상기 소각기의 배기구(36)로 배출되는 가열 증기를 여과하는 필터 수단(40) 및, 상기 필터 수단을 통과한 가열 증기를 냉각시켜 액화 처리하는 냉각 수단(50)으로 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치에 있어서,
   상기 연소 바디(32) 내부에 상부 중앙이 길이 방향으로 절개되는 절개홈(39a)을 형성하고 양 측방이 개구되어 있는 보조 내통(39)을 삽입하되, 상기 보조 내통에 노즐(33)을 설치하고, 연소 바디와 이격되는 이격 틈새(t)를 형성하여 배기구로 배출되지 못한 가열 증기가 액상화되어 타측 하부의 배출구(37)로 배출 유도하도록 구성한 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연소 바디(32)의 타측 단부에는 원추형의 캡(34)을 결합하되, 상기 캡은 개폐 및 교체 가능하게 결합하도록 구성한 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 배기구(36)에는 필터 수단의 전방 위치에 내부 압력 발생시 필터 수단을 통해 압력을 물리적으로 배출시킬 수 있도록 팬이 구동하는 팬 구동부(45)를 설치 구성한 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연소 바디(32) 외측에 세라믹 전기 밴드 히터(38)를 설치하여 버너에서 나오는 부족한 열량을 커버하도록 구성한 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치.
   
   
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 소각기의 외부 하우징(31)은 하부 일측을 베이스와 힌지축(61)으로 축 설치하고 타측을 승하강 수단(60)으로 연결 설치하여 소각기의 전방을 상하 경사 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 무 방류 폐액 처리장치.

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