KR102447069B1 - 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음식 폐기물 건조과정에서 발생되는 고농도의 응축폐수를 가열하여 비등점 차이를 이용한 재증류 과정을 통해 저농도의 응축폐수로 만드는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 음식 폐기물 건조과정에서 배출되는 고농도의 응축폐수를 가열기에서 적절한 온도 제어를 통해 가열한 후 비등점 차이를 이용하여 단계적으로 분리함과 더불어 반복적인 재증류 과정을 통해 고농도의 응축폐수를 저농도의 응축폐수로 만드는 새로운 응축폐수 처리 방식을 구현함으로써, 고농도 응축폐수의 배출량을 줄여서 외부 위탁 처리비용을 절감할 수 있고, 상대적으로 증가한 저농도 응축폐수를 재이용수로 활용하여 상수도 사용량을 줄일 수 있는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템을 제공한다.

Description

비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템{CONDENSED WASTE WATER TREATMENT SYSTEM USING DIFFERENCE OF BOILING POINT}
본 발명은 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식 폐기물 건조과정에서 발생되는 고농도의 응축폐수를 가열하여 비등점 차이를 이용한 재증류 과정을 통해 저농도의 응축폐수로 만드는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대량 생산과 대량 소비로 이루어지는 현대사회는 대량 폐기물로 인한 심각한 환경오염문제를 초래하고 있으며, 대표적인 환경오염문제로는 대량 폐기물에 의한 토양ㆍ수질오염문제와 에너지의 대량소비에 의한 공기오염문제 등이 있다.
이러한 대량 폐기물의 처리와 관련하여 폐기물을 소각이나 건조하는 경우에 폐기물에 직접적인 화염을 가하거나 스팀 등을 가하는 경우에 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로 크기, 가열온도 등과 같은 여러 요인으로 인해 완전연소나 완전건조가 실질적으로 불가능하고, 불완전 연소나 건조에 따른 악취, 그을음, 먼지, 대기오염 공해배출가스 등이 다량 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 음식 폐기물 등과 같은 유기성 폐기물을 건조하여 재생 에너지 자원으로 활용하기 위한 건조방법이 주목받고 있으며, 이렇게 유기성 폐기물을 건조하여 함수율을 저감시키면 사료 등으로 활용이 가능한 우수한 고형 연료를 얻을 수 있다.
보통 유기성 폐기물을 건조시키는 설비로는 열풍 및 스팀을 이용하는 직접 및 간접 건조방식의 건조기, 마이크로파 등을 이용하는 전자기파 건조방식의 건조기 등이 있다.
이와 같은 유기성 폐기물의 건조 처리 시 필연적으로 다량의 수분과 유분을 함유하는 고농도의 응축폐수 및 응축가스가 발생하게 되는 등 대기오염을 초래하는 문제점이 있다.
이러한 점을 고려하여 음식 폐기물 건조과정에서 발생한 응축가스가 배출되는 라인 상에 응축기를 설치하고, 이러한 응축기를 이용하여 응축가스에 포함되어 있는 고농도의 유분(油分) 등을 제거하는 방법이 있다.
보통 음식 폐기물을 건조하는 과정에서 배출되는 가스는 응축기로 보내져 응축 처리되며, 응축 처리 후에 발생되는 응축가스는 후 공정인 탈취 연소로에서 소각 처리됨과 더불어 고농도의 응축폐수는 외부로 반출되어 폐수처리장에서 정화 처리된다.
그러나, 음식 폐기물 건조과정에서 발생되는 상당한 양의 고농도 응축폐수를 전량 외부로 반출하여 폐수처리장에서 위탁 처리하기 때문에 비용적인 측면에서 부담이 많은 것이 사실이다.
등록특허공보 제10-2245939호 등록특허공보 제10-2280063호 등록특허공보 제10-2280066호 공개특허공보 제10-2001-0091115호 공개특허공보 제10-2002-0014975호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 음식 폐기물 건조과정에서 배출되는 고농도의 응축폐수를 가열기에서 적절한 온도 제어를 통해 가열한 후 비등점 차이를 이용하여 단계적으로 분리함과 더불어 반복적인 재증류 과정을 통해 고농도의 응축폐수를 저농도의 응축폐수로 만드는 새로운 응축폐수 처리 방식을 구현함으로써, 고농도 응축폐수의 배출량을 줄여서 외부 위탁 처리비용을 절감할 수 있고, 상대적으로 증가한 저농도 응축폐수는 자체 폐수처리한 후에 고도 처리 등을 거쳐 최종 처리한 다음 재이용수로 활용하여 상수도 사용량을 줄일 수 있는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 고농도의 응축폐수를 저장하는 응축폐수 저장탱크와, 상기 응축폐수 저장탱크측과는 응축폐수 공급라인으로 연결되고 내부에 설치되면서 증기를 열원으로 하는 히팅용 코일 파이프를 통해 응축폐수 저장탱크에서 공급되는 응축폐수를 가열하여 이때 증발하는 고농도의 응축가스는 상부 드레인을 통해 배출함과 더불어 증발하고 남은 저농도의 응축폐수는 하부 드레인을 통해 배출하는 응축폐수 가열기와, 상기 응축폐수 가열기에서 배출되는 고농도의 응축가스를 수냉식으로 응축하는 메인 응축기와, 상기 응축폐수 가열기의 하부 드레인측과는 제1응축폐수 회수라인으로 연결되어 응축폐수 가열기로부터 배출되는 저농도의 응축폐수를 저장하는 저농도 응축폐수 탱크와, 상기 메인 응축기측과는 제2응축폐수 회수라인으로 연결되어 메인 응축기로부터 배출되는 고농도의 응축폐수를 저장하는 고농도 응축폐수 탱크를 포함하며 고농도의 응축폐수를 가열 및 증류하여 응축폐수의 농도를 낮출 수 있도록 하는 것이 특징이다.
여기서, 상기 고농도 응축폐수 탱크와 응축폐수 가열기 사이에 제1응축폐수 리턴라인을 연결하고 고농도 응축폐수 탱크에 저장되어 있는 고농도의 응축폐수를 응축폐수 가열기로 리턴시키면서 고농도의 응축폐수를 수차례 반복적으로 재증류함으로써 응축폐수의 농도를 낮출 수 있고, 제1응축폐수 리턴라인에서 고농도 응축폐수 배출라인을 분기함으로써 고농도 응축폐수 탱크에서 배출되는 고농도의 응축폐수 일부를 빼낸 후에 외부로 위탁 처리할 수 있다.
그리고, 상기 저농도 응축폐수 탱크와 응축폐수 가열기 사이에 제2응축폐수 리턴라인을 연결하여 저농도 응축폐수 탱크에 저장되어 있는 저농도의 응축폐수를 응축폐수 가열기로 리턴시키면서 저농도의 응축폐수를 수차례 반복적으로 재증류함으로써 응축폐수의 농도를 낮출 수 있고, 제2응축폐수 리턴라인에서 저농도 응축폐수 배출라인을 분기함으로써 저농도 응축폐수 탱크에서 배출되는 저농도의 응축폐수 일부를 빼낸 후에 서브 응축기로 응축하여 재이용수로 활용할 수 있다.
또한, 상기 응축폐수 가열기측과 상부 드레인측에는 제1온도센서와 제2온도센서를 각각 설치하고, 응축폐수 가열기의 온도를 약 100∼110℃ 정도의 범위 내에서 자동으로 컨트롤함으로써 응축폐수에 포함되어 있는 각 성분들의 미등점차이를 이용하여 각 성분들을 순차적으로 증류시키면서 고농도의 응축가스를 뽑아낼 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 응축폐수 공급라인에서 분기되어 비상 시에 고농도의 응축폐수를 외부로 위탁처리할 수 있도록 한 강제 응축폐수 배출라인을 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 제1응축폐수 리턴라인에서 분기되어 응축폐수 가열기의 부하에 따라 고농도의 응축폐수를 응축폐수 저장탱크로 보낼 수 있도록 한 선택 응축폐수 리턴라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 음식 폐기물 건조과정에서 배출되는 고농도의 응축폐수를 가열기에서 적절한 온도 제어를 통해 가열하여 비등점 차이로 고농도의 응축폐수를 단계적으로 분리하고, 이와 더불어 반복적인 재증류 과정을 통해 고농도의 응축폐수를 저농도의 응축폐수로 전환시키는 새로운 응축폐수 처리 시스템을 적용함으로써, 고농도 응축폐수의 배출량을 줄여서 외부 위탁 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 고농도 응축폐수를 저농도 응축폐수를 전환하는 과정에서 발생하는 많은 양의 저농도 응축폐수를 자체 폐수처리한 후에 고도 처리 등을 거쳐 최종 처리하여 최종 처리수로 만든 다음, 이렇게 만든 최종 처리수를 재이용수로 활용함으로써, 재이용수 생산량의 증대에 따른 상수도 사용량을 줄일 수 있는 등 설비 운용 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
셋째, 고농도의 응축폐수를 저농도화하여 폐수처리장으로 보냄으로써, 폐수처리장의 오염 부하율을 감소시킬 수 있는 등 폐수처리량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
넷째, 생산 활동 중에 발생되는 응축폐수 배출을 최소화하여 정부자원순환정책에 기여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템을 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 응축폐수의 농도는 크롬법(COD cr)으로 측정한 농도로서, 10,000∼12,000 mg/ℓ(ppm) 미만은 저농도라 정의하고, 10,000∼12,000 mg/ℓ(ppm) 이상은 고농도라 정의한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 고농도의 응축폐수를 저장하는 응축폐수 저장탱크(10)를 포함한다.
상기 응축폐수 저장탱크(10)는 음식 폐기물을 건조 처리하는 과정에서 발생되는 응축폐수를 저장하는 탱크로서, 윗쪽에는 적어도 1개의 입구가 형성되는 동시에 아래쪽에도 적어도 1개의 출구가 형성된다.
이에 따라, 상기 응축폐수 저장탱크(10)의 내부에는 입구를 통해 유입되는 일정량의 응축폐수, 예를 들면 고농도의 응축폐수가 저장되고, 응축폐수 저장탱크(10) 내의 고농도의 응축폐수는 출구측에 연결되는 응축폐수 공급라인(11) 상에있는 수동 또는 자동 개폐방식의 밸브(30)의 열림 및 펌프(31)의 작동과 함께 에 응축폐수 공급라인(11)으로 보내질 수 있게 된다.
여기서, 상기 응축폐수 저장탱크(10)는 공정의 연속성과 예비 용도의 필요성에 따라 한쌍을 교대로 운용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 응축폐수 공급라인(11)에서는 강제 응축폐수 배출라인(28)이 분기되고, 이렇게 분기되는 강제 응축폐수 배출라인(28)을 통해 배출되는 응축폐수는 폐수처리장이나 외부 위탁 처리업체로 보내질 수 있게 된다.
즉, 상기 응축폐수 가열기(15)의 점검이나 유지보수 시, 시스템 이상 시 등과 같은 상황에서는 밸브(30)의 조작을 통해 응축폐수 저장탱크(10) 내의 고농도 응축폐수를 하수처리장으로 보내거나 외부로 위탁처리할 수 있게 된다.
또한, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 응축폐수를 가열하여 비등점 차이에 따른 증류방식을 통해 고농도의 응축폐수를 저농도화시키는 수단으로 응축폐수 가열기(15)를 포함한다.
상기 응축폐수 가열기(15)는 응축폐수의 유입을 위해 응축폐수 저장탱크(10)측과 응축폐수 공급라인(11)으로 연결되는 입구 등을 포함하는 다수 개의 입구는 물론, 고농도의 응축가스를 배출하기 위한 상부 드레인(13)과 저농도의 응축폐수를 배출하기 위한 하부 드레인(14)을 가지는 원통형의 탑 구조로 이루어지게 되며, 이때의 상부 드레인(13)은 응축가스 라인을 통해 메인 응축기(16)측과 연결되고, 하부 드레인(14)은 제1응축폐수 회수라인(17)을 통해 저농도 응축폐수 탱크(18)측과 연결된다.
그리고, 상기 응축폐수 가열기(15)의 내부에는 고농도의 응축폐수를 가열하기 위한 히팅용 코일 파이프(12)가 설치되고, 이렇게 설치되는 히팅용 코일 파이프(12)는 보일러(미도시)측과 증기 순환라인으로 연결되어 고온의 증기, 예를 들면 보일러 잉여 증기를 공급받을 수 있게 된다.
여기서, 상기 응축폐수 가열기(15)의 내부 온도는 항상 100∼110℃ 정도의 범위로 유지하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 히팅용 코일 파이프(12)의 내부로 증기가 공급되면, 응축폐수 가열기(15)의 내부에 채워져 있는 응축폐수가 가열되고, 결국 응축폐수가 가열됨에 따라 증류된 고농도의 응축가스는 상부 드레인(13)을 통해 빠져나가 메인 응축기(16)측으로 보내지게 되며, 이와 더불어 증류 후 남아 있는 저농도의 응축폐수는 하부 드레인(14)을 통해 빠져나가 임시 응축폐수 탱크(34a)를 거친 후에 저농도 응축폐수 탱크(18)측으로 보내지게 된다.
즉, 상기 응축폐수 가열기(15)의 내부에 고농도의 응축폐수를 채운 후, 히팅용 코일 파이프(12)를 통해 온도를 상승시키게 되면, 고온의 응축폐수에 포함되어 있는 성분 중에 비등점이 낮은 것부터 순차적으로 증류되면서 빠져나가게 된다.
예를 들면, 고농도의 응축폐수에 포함되어 있는 혼합물질의 성분 중에서 오염도가 높고 비등점이 낮은 메탄올, 에탄올 등과 같은 유기산은 약 65∼85℃의 온도에서 차례차례 증류되면서 상부 드레인(13)을 통해 빠져나가게 되고, 이렇게 고농도의 응축가스가 빠져나간 후에 남아 있는 저농도의 응축폐수는 하부 드레인(14)을 통해 빠져나갈 수 있게 된다.
특히, 상기 응축폐수 가열기(15)는 그 세팅 온도가 제어부(미도시)에 의해 자동으로 제어되면서 응축폐수의 오염도, 응축폐수의 종류 및 성분, 응축폐수의 유량 등에 따라 고농도의 응축폐수의 각 성분들을 효율적으로 증류하는 방식으로 운용될 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 응축폐수 가열기(15)에는 제1온도센서(26)가 설치되어 응축폐수 가열기(15) 내의 응축폐수 온도를 감지하게 되는 동시에 상부 드레인(13)측, 예를 들면 응축가스 라인 상에는 제2온도센서(27)가 설치되어 응축폐수 가열기(15)에서 배출되는 응축가스 온도를 감지하게 되고, 제1온도센서(26)와 제2온도센서(27)에서 감지한 온도값은 제어부측으로 입력된다.
이에 따라, 상기 응축폐수 가열기(15)는 각 온도센서에서 제공되는 신호를 입력으로 하는 제어부의 출력 제어에 의해 100∼110℃의 온도범위, 바람직하게는 103∼105℃의 온도범위 내에서 자동으로 그 온도가 컨트롤되면서(예컨대, 위의 온도범위이하로 떨어지게 되면 제어부의 자동 컨트롤에 의해 기 설정된 세팅 상태의 온도범위가 확보될 수 있게 된다) 응축폐수에 포함되어 있는 각 성분들의 미등점차이를 이용하여 각 성분들을 순차적으로 증류시키면서 고농도의 응축가스를 용이하게 뽑아낼 수 있게 되고, 또 고농도의 특정 성분이 많이 포함되어 있는 경우 응축폐수 가열기(15)는 위의 온도범위 이하 또는 이상으로 그 온도가 컨트롤되면서 해당 성분을 효과적으로 증류시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 제어부는 보일러측에서 제공되는 증기의 온도를 제어하는 방식 등으로 응축폐수 가열기(15)의 온도를 컨트롤할 수 있게 된다.
또한, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 응축폐수 가열기(15)에서 배출되는 고농도의 응축가스를 수냉식으로 응축하는 수단으로 메인 응축기(16)를 포함한다.
상기 메인 응축기(16)는 고농도의 응축가스를 저농도의 응축폐수로 응축하는 역할을 하는 것으로서, 냉각수를 순환시켜서 응축하는 방식의 단동식 응축기로 이루어질 수 있고, 응축가스 유입측은 응축가스 가열기(15)에서 연장되는 응축가스 라인과 연결되는 동시에 응축폐수 배출측은 제2응축폐수 회수라인(19)과 연결된다.
그리고, 상기 메인 응축기(16)측으로 냉각수를 공급하는 수단으로서, 냉각수의 열교환을 위한 냉각탑(32a), 냉각수의 저장을 위한 순환수 탱크(33a), 냉각수의 순환을 위한 펌프(31) 등이 구비된다.
따라서, 냉각수는 순환수 탱크(33a)→펌프(31)→메인 응축기(16)의 내부→냉각탑(32a)→순환수 탱크(33a)로 이어지는 순환 라인을 따라 흐르게 되고, 이러한 냉각수의 순환이 이루어지는 상태에서 메인 응축기(16)에서는 냉각수와의 열교환에 의해 응축가스가 응축되어 응축폐수로 전환되며, 이때의 고농도의 응축폐수는 제2응축폐수 회수라인(19) 상의 임시 응축폐수 탱크(34b)로 보내지게 된다.
또한, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 응축폐수 가열기(15)에서 배출되는 저농도의 응축폐수를 저장하는 수단으로 저농도 응축폐수 탱크(18)를 포함한다.
상기 저농도 응축폐수 탱크(18)는 응축폐수 가열기(15)의 하부 드레인(14)측과는 제1응축폐수 회수라인(17)으로 연결되어 응축폐수 가열기(15)로부터 배출되는 저농도의 응축폐수를 저장할 수 있게 된다.
이때, 상기 저농도 응축폐수 탱크(18)로 유입되는 저농도의 응축폐수는 제1응축폐수 회수라인(17) 상에 설치되어 있는 임시 응축폐수 탱크(34a)에 임시 저장되는 과정을 거친 후에 저농도 응축폐수 탱크(18)로 유입될 수 있게 된다.
그리고, 상기 저농도 응축폐수 탱크(18)와 응축폐수 가열기(15)의 사이에는 제2응축폐수 리턴라인(23)이 연결되며, 이에 따라 저농도 응축폐수 탱크(18)에 저장되어 있는 저농도의 응축폐수는 밸브(30)의 선택적인 조작과 펌프(31)의 가동과 함께 제2응축수 리턴라인(23)을 따라 응축폐수 가열기(15)로 공급되어 재가열될 수 있게 되고, 결국 이러한 저농도의 응축폐수의 수차례 반복적으로 재증류 과정을 통해 고농도 응축폐수의 양은 줄이고 저농도 응축폐수의 양은 늘릴 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 제2응축수 리턴라인(23)에서는 저농도 응축폐수 배출라인(24)이 분기되며, 이때의 저농도 응축폐수 배출라인(24)을 통해 배출되는 저농도의 응축폐수 일부는 서브 응축기(25)에 의해 응축된 후 재이용수로 활용될 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 서브 응축기(25)의 드레인측은 저농도의 재이용수를 저장하는 임시 응축폐수 탱크(34c)와 연결되는 동시에 임시 응축폐수 탱크(34c)의 배출측에는 재이용수 배출라인(35)이 연결되며, 재이용수 배출라인(35)을 통해 공급되는 재이용수(예컨대, 저농도의 응축폐수)는 설비 내의 각 사용처(예컨대, 폐수처리장의 소화조 등)로 공급될 수 있게 되고, 결국 설비 내의 각 공정에 필요한 이용수를 자체적으로 확보할 수 있게 되는 등 수도요금을 대폭 절감할 수 있고 설비 운용비를 대폭 낮출 수 있게 된다.
여기서, 상기 서브 응축기(25)측으로 냉각수를 공급하는 수단으로서, 냉각수의 열교환을 위한 냉각탑(32b), 냉각수의 저장을 위한 순환수 탱크(33b), 냉각수의 순환을 위한 펌프(31) 등이 구비된다.
따라서, 냉각수는 순환수 탱크(33b)→펌프(31)→서브 응축기(25)의 내부→냉각탑(32b)→순환수 탱크(33b)로 이어지는 순환 라인을 따라 흐르게 되고, 이러한 냉각수의 순환이 이루어지는 상태에서 서브 응축기(25)에서는 냉각수와의 열교환에 의해 응축가스가 응축되어 응축폐수로 전환되며, 이때의 저농도의 응축폐수는 임시 응축폐수 탱크(34c)로 보내지게 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 재이용수 배출라인(35)에서는 재이용수 리턴라인(36)이 분기되고, 이렇게 분기된 재이용수 리턴라인(36)은 저농도 응축폐수 탱크(18)로 연결된다.
이에 따라, 재이용수의 농도가 기 설정한 농도(예를 들면, 설비 등의 공정수로 사용하기 위해 통상적으로 설정해놓은 재이용수의 농도)를 초과하는 경우, 이때의 재이용수는 저농도 응축폐수 탱크(18)로 보내진 다음, 재차 서브 응축기(25)를 한두차례 더 거쳐 농도가 낮아지게 한 후에 재이용수로 사용될 수 있게 된다.
또한, 상기 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템은 메인 응축기(16)에서 배출되는 고농도의 응축폐수를 저장하는 수단으로 고농도 응축폐수 탱크(20)를 포함한다.
상기 고농도 응축폐수 탱크(20)는 메인 응축기(16)의 드레인측과는 제2응축폐수 회수라인(19)으로 연결되어 메인 응축기(16)로부터 배출되는 고농도의 응축폐수를 저장할 수 있게 된다.
이때, 상기 고농도 응축폐수 탱크(20)로 유입되는 고농도의 응축폐수는 제2응축폐수 회수라인(19) 상에 설치되어 있는 임시 응축폐수 탱크(34b)에 임시 저장되는 과정을 거친 후에 고농도 응축폐수 탱크(20)로 유입될 수 있게 된다.
그리고, 상기 고농도 응축폐수 탱크(20)와 응축폐수 가열기(15)의 사이에는 제1응축폐수 리턴라인(21)이 연결되며, 이에 따라 고농도 응축폐수 탱크(20)에 저장되어 있는 고농도의 응축폐수는 밸브(30)의 선택적인 조작과 펌프(31)의 가동과 함께 제1응축수 리턴라인(21)을 따라 응축폐수 가열기(15)로 공급되어 재가열될 수 있게 되고, 결국 이러한 고농도의 응축폐수의 수차례 반복적으로 재증류 과정을 통해 고농도 응축폐수의 양은 줄이고 저농도 응축폐수의 양은 늘릴 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 제1응축수 리턴라인(21)에서는 고농도 응축폐수 배출라인(22)이 분기되며, 이때의 고농도 응축폐수 배출라인(22)을 통해 배출되는 응축폐수(예컨대, 몇차례의 재증류과정을 통해 농도가 낮아진 응축폐수) 일부는 폐수처리장이나 외부 위탁 처리업체로 보내질 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 고농도 응축폐수 탱크(20)와 응축폐수 가열기(15) 사이에 제1응축폐수 리턴라인(21)을 연결하여 고농도 응축폐수 탱크(20)에 저장되어 있는 고농도의 응축폐수를 응축폐수 가열기(15)로 리턴시키면서 고농도의 응축폐수를 수차례 반복적으로 재증류하여 응축폐수의 농도를 낮출 수 있도록 함으로써, 고농도의 응축폐수를 저농도화시켜서 재이용수로 활용할 수 있고, 결국 외부로 위탁 처리하는 고농도의 응축폐수의 양을 줄일 수 있는 등 위탁 처리비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1응축폐수 리턴라인(21)에서는 선택 응축폐수 리턴라인(29)이 분기되며, 이렇게 분기되는 선택 응축폐수 리턴라인(29)은 응축폐수 저장탱크(10)측과 연결된다.
이에 따라, 상기 응축폐수 가열기(15)의 부하에 따라 리턴되는 고농도의 응축폐수를 응축폐수 저장탱크(10)로 보낼 수 있고, 결국 설비 운전상황에 맞게 응축폐수 가열기(15)의 부하율을 낮출 수 있는 등 응축폐수 증류 공정의 효율성을 높일 수 있게 된다.
따라서, 이와 같이 구성되는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템의 전체적인 운전상태를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 음식 폐기물 건조 설비(미도시)측에서 배출되는 고농도의 응축폐수는 응축폐수 저장탱크(10)로 보내져 저장된다.
다음, 응축폐수 저장탱크(10) 내의 고농도 응축폐수는 응축폐수 공급라인(11)을 따라 응축폐수 가열기(15)로 보내지게 된다.
다음, 응축폐수 가열기(15) 내에 일정량의 응축폐수가 채워지게 되면, 히팅용 코일 파이프(12)를 통해 약 1시간 정도 응축폐수를 가열한다(Batch type).
다음, 응축폐수 가열기(15)에서 가열되는 응축폐수 속의 혼합물질의 각 성분은 비등점 차이로 인해 단계적으로 순차 증류된다.
이때, 증류된 응축가스는 메인 응축기(16)로 보내져 응축된 후에 임시 응축폐수 탱크(34b)를 경유한 다음 제2응축폐수 회수라인(19)을 따라 고농도 응축폐수 탱크(20)로 보내져 저장되고, 증류되지 않고 남아있는 저농도의 응축폐수는 임시 응축폐수 탱크(34a)를 경유한 다음 제1응축폐수 회수라인(17)을 따라 저농도 응축폐수 탱크(18)로 보내져 저장된다.
특히, 고농도 응축폐수 탱크(20) 내의 고농도 응축폐수는 물론 저농도 응축폐수 탱크(18) 내의 저농도 응축폐수는 제1응축폐수 리턴라인(21)과 제2응축폐수 리턴라인(23)을 통해 응축폐수 가열기(15)로 다시 보내져 가열되면서 증류과정을 거친 후에 농도를 낮춘 상태로 재차 고농도 응축폐수 탱크(20)과 저농도 응축폐수 탱크(18)로 각각 되돌아오게 되고, 이러한 과정이 반복적으로 수행되면서 고농도 응축폐수가 점차 저농도화될 수 있게 된다.
이렇게 응축폐수 가열기(15)에는 새로운 응축폐수 및 일부 재처리 응축폐수가 공급되고, 위와 같은 과정을 반복적으로 수행함으로써, 고농도 응축폐수는 줄이고 저농도 응축폐수는 계속 생산할 수 있게 되는 등 고농도 응축폐수의 외부 위탁 처리와 관련한 비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 음식 폐기물 건조과정에서 배출되는 고농도의 응축폐수를 적절한 온도로 가열한 후 비등점 차이를 통해 응축폐수 속의 혼합물질 성분들을 단계적으로 증류하여 분리함으로써, 반복적인 증류 과정을 통해 고농도의 응축폐수의 양은 줄이고 저농도의 응축폐수의 양은 늘리는 새로운 응축폐수 처리 시스템을 제공함으로써, 고농도 응축폐수의 배출량을 줄여서 외부 위탁 처리비용을 절감할 수 있고, 저농도 응축폐수를 재이용수로 활용하여 상수도 요금을 줄일 수 있다.
10 : 응축폐수 저장탱크
11 : 응축폐수 공급라인
12 : 히팅용 코일 파이프
13 : 상부 드레인
14 : 하부 드레인
15 : 응축폐수 가열기
16 : 메인 응축기
17 : 제1응축폐수 회수라인
18 : 저농도 응축폐수 탱크
19 : 제2응축폐수 회수라인
20 : 고농도 응축폐수 탱크
21 : 제1응축폐수 리턴라인
22 : 고농도 응축폐수 배출라인
23 : 제2응축폐수 리턴라인
24 : 저농도 응축폐수 배출라인
25 : 서브 응축기
26 : 제1온도센서
27 : 제2온도센서
28 : 강제 응축폐수 배출라인
29 : 선택 응축폐수 리턴라인
30 : 밸브
31 : 펌프
32a,32b : 냉각탑
33a,33b : 순환수 탱크
34a,34b,34c : 임시 응축폐수 탱크
35 : 재이용수 배출라인
36 : 재이용수 리턴라인

Claims (6)

  1. 고농도의 응축폐수를 저장하는 응축폐수 저장탱크(10);
    상기 응축폐수 저장탱크(10)측과는 응축폐수 공급라인(11)으로 연결되고, 내부에 설치되면서 증기를 열원으로 하는 히팅용 코일 파이프(12)를 통해 응축폐수 저장탱크(10)에서 공급되는 응축폐수를 가열하여 이때 증발하는 고농도의 응축가스는 상부 드레인(13)을 통해 배출함과 더불어 증발하고 남은 저농도의 응축폐수는 하부 드레인(14)을 통해 배출하는 응축폐수 가열기(15);
    상기 응축폐수 가열기(15)에서 배출되는 고농도의 응축가스를 수냉식으로 응축하는 메인 응축기(16);
    상기 응축폐수 가열기(15)의 하부 드레인(14)측과는 제1응축폐수 회수라인(17)으로 연결되어 응축폐수 가열기(15)로부터 배출되는 저농도의 응축폐수를 저장하는 저농도 응축폐수 탱크(18);
    상기 메인 응축기(16)측과는 제2응축폐수 회수라인(19)으로 연결되어 메인 응축기(16)로부터 배출되는 고농도의 응축폐수를 저장하는 고농도 응축폐수 탱크(20);
    를 포함하며,
    상기 응축폐수 가열기(15)의 내부에 고농도의 응축폐수를 채운 후, 히팅용 코일 파이프(12)를 통해 온도를 상승시키게 되면, 고온의 응축폐수에 포함되어 있는 성분 중에 비등점이 낮은 것부터 순차적으로 증류되면서 빠져나가게 되므로서, 고농도의 응축폐수를 가열 및 증류하여 응축폐수의 농도를 낮출 수 있으며,
    상기 응축폐수 가열기(15)는 그 세팅 온도가 제어부에 의해 자동으로 제어되면서 응축폐수의 오염도, 응축폐수의 종류 및 성분, 응축폐수의 유량에 따라 고농도의 응축폐수의 각 성분들을 효율적으로 증류하는 방식으로 운용될 수 있고,
    상기 응축폐수 가열기(15)에는 제1온도센서(26)가 설치되어 응축폐수 가열기(15) 내의 응축폐수 온도를 감지하게 되는 동시에 상부 드레인(13)측의 응축가스 라인 상에는 제2온도센서(27)가 설치되어 응축폐수 가열기(15)에서 배출되는 응축가스 온도를 감지하게 되고, 제1온도센서(26)와 제2온도센서(27)에서 감지한 온도값은 제어부측으로 입력됨으로써, 상기 응축폐수 가열기(15)는 각 온도센서에서 제공되는 신호를 입력으로 하는 제어부의 출력 제어에 의해 100∼110℃의 온도범위 내에서 자동으로 그 온도가 컨트롤되면서 응축폐수에 포함되어 있는 각 성분들의 비등점차이를 이용하여 각 성분들을 순차적으로 증류시키면서 고농도의 응축가스를 용이하게 뽑아낼 수 있게 되고, 또 고농도의 특정 성분이 많이 포함되어 있는 경우 응축폐수 가열기(15)는 위의 온도범위 이하 또는 이상으로 그 온도가 컨트롤되면서 해당 성분을 효과적으로 증류시킬 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고농도 응축폐수 탱크(20)와 응축폐수 가열기(15) 사이에 제1응축폐수 리턴라인(21)을 연결하고 고농도 응축폐수 탱크(20)에 저장되어 있는 고농도의 응축폐수를 응축폐수 가열기(15)로 리턴시키면서 고농도의 응축폐수를 수차례 반복적으로 재증류하여 응축폐수의 농도를 낮출 수 있도록 함과 더불어 제1응축폐수 리턴라인(21)에서 고농도 응축폐수 배출라인(22)을 분기하여 고농도 응축폐수 탱크(20)에서 배출되는 고농도의 응축폐수 일부를 빼낸 후에 외부로 위탁 처리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저농도 응축폐수 탱크(18)와 응축폐수 가열기(15) 사이에 제2응축폐수 리턴라인(23)을 연결하고, 저농도 응축폐수 탱크(18)에 저장되어 있는 저농도의 응축폐수를 응축폐수 가열기(15)로 리턴시키면서 저농도의 응축폐수를 수차례 반복적으로 재증류하여, 응축폐수의 농도를 낮출 수 있도록 함과 더불어 제2응축폐수 리턴라인(23)에서 저농도 응축폐수 배출라인(24)을 분기하여 저농도 응축폐수 탱크(18)에서 배출되는 저농도의 응축폐수 일부를 빼낸 후, 서브 응축기(25)로 응축하여 재이용수로 활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축폐수 공급라인(11)에서 분기되어 비상 시에 고농도의 응축폐수를 외부로 위탁처리할 수 있도록 한 강제 응축폐수 배출라인(28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템.
  6. 청구항 2 있어서,
    상기 제1응축폐수 리턴라인(21)에서 분기되어 응축폐수 가열기(15)의 부하에 따라 고농도의 응축폐수를 응축폐수 저장탱크(10)로 보낼 수 있도록 한 선택 응축폐수 리턴라인(29)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비등점 차이를 이용한 응축폐수 처리 시스템.
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