KR102581862B1 - 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 관한 것으로, 본 발명은 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛을 포함함으로써 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 배관 라인의 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있으며, 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있도록 하는 한편, 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 반응기를 적용함으로써 반응기 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있는 것이다.

Description

연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치{Phosphorus recovery apparatus using continuous circulation reaction tank}
본 발명은 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛을 포함함으로써 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 배관 라인의 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있으며, 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있도록 하는 한편, 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 반응기를 적용함으로써 반응기 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있도록 한 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 관한 것이다.
일반적으로 인은 유전자의 본체인 DNA(Deoxyribo Nucleic Acid)나 에너지 대사에 필요한 ATP(Adenosine triphosphate), 뼈나 치아의 주체 물질인 히드록시아파타이트(Hydroxyapatite) 등을 구성하는 원소로서, 인류가 생명 활동을 유지하기 위해 필요한 필수 미네랄이다.
이러한 인은 일반적으로 인광석으로부터 채취되어 화학산업, 비료산업, 사료산업 등에 이용된다. 하지만, 현재 전세계에서 채굴 가능한 인의 매장량은 약 70억t이며, 앞으로 인의 소비량이 매년 2%의 비율로 증가하는 경우 약 100년 후에는 고갈되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 인 자원을 보유한 국가들은 인광석 수출을 점차 줄이거나 금지하고 있으며, 그 결과, 인광석의 가격이 크게 폭등하고 있다. 국내의 경우, 인 광석을 전량 외국으로부터 수입하고 있으므로, 인광석 또는 인광석을 대체할 수 있는 대체자원의 확보가 시급한 실정이다.
또한, 인류에 의해 소비되는 인의 약 75%는 토양 중에 불용성 인으로서 고정된다. 하지만, 인의 약 10%는 농산물 등에 흡수되어 인체나 가축 등을 경유하여 최종적으로 분뇨에 함유되거나 화학공장 등을 경유하여 폐수에 함유되어 강, 호수 등과 같은 폐쇄성 수역으로 배출된다. 폐쇄성 수역으로 배출되는 분뇨나 폐수에 함유된 인은 수질을 부영양화시켜 수중 생태계를 파괴시키는 원인이 된다.
따라서, 하수 처리장, 산업 폐수 처리장, 축산 폐수 처리장 등에서 발생하는 폐수나 축산분뇨로부터 인을 회수하여 재자원화하는 것이 자원 고갈, 자원 확보 및 환경 문제에 대한 대책이 될 수 있다.
현재 알려진 인을 회수하는 기술로는 인을 함유하는 대상용액에 Ca2+ 및 OH-를 첨가한 다음 탈인재(인광석, 골탄, 규산칼슘 수화액 등)와 접촉시켜 히드록시아파타이트(HAP: Ca10(OH2)(PO4)6, Ca5(OH)(PO4)3 등) 결정을 석출시키는 HAP법, 대상용액에 Mg2+를 첨가하여 약알칼리 영역에서 MAP(MgNH4PO4, NH4MgPO46H2O 등)을 생성시키는(2∼3mm의 과립으로 성장) MAP법 등이 있다.
상기와 같은 인을 회수하기 위한 MAP법을 적용한 기술로서, 하수슬러지 소각재, 하수처리 및 산업이나 축산 폐수 처리 중 발생하는 슬러지 탈수 여액에서 인을 회수하기 위한 공정들이 개발되고 외국 몇몇 국가에서는 실증 플랜트 시설이 운전 중에 있으며 이렇게 회수된 인은 산업용이나 농업용으로 사용 되고 있다.
하지만 지금까지 공개되거나 개발하고자 하는 기술들은 인 회수에만 초점이 맞추어져 있고 장치를 운전하면서 발생되는 문제점에 대하여는 관심도가 결여되어 있는 것이 현실이며, 해결되어야 할 문제는 스트루바이트 스케일에 대해 배관 내에서 어떻게 제거하면서 장치를 운전해야할 지가 문제이다.
이러한 스트루바이트 스케일의 발생 원인물질은 NH4MgPO4·6H2O KMgPO4·6H2O의 화학식을 가지 염으로 발생억제방식은 발생인자인 화학적 조성 중 NH4, Mg 및 K, PO4-P의 농도를 낯출수 있도록 약품으로 전처리하거나 물리적 조건으로 급격한 난류, 압력 변화가 생길 수 있는 배관구조를 개선하는 방식 등 고려할 수 있다.
즉, 종래의 인 회수 장치의 운전 시 실제적 문제점은 인 회수장치의 전후단 배관 등에 스트루바이트 스케일이 발생하는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 스트루바이트 스케일로 인한 배관 등의 폐쇄현상으로 정기적 청소 혹은 교체가 요구되는 문제가 있다.
아울러, 상기와 같은 스트루바이트 스케일 발생 및 이로 인한 배관 등의 폐쇄현상 등이 발생함에 따라 인한 기기의 운전효율이 저하됨과 동시에 기기의 운전 및 정비를 위한 인건비 증가 및 잦은 청소 및 교체에 따른 유지관리비용이 증가하는 문제가 있다.
다시 말해서, 종래에는 인 회수장치를 운전하는데 있어 인 회수장치 전, 후단 이송라인 즉, 이송 배관 내에 스트루바이트 스케일이 발생하여 장기간 정상적인 운전이 어렵다는 등의 문제가 있었다.
그러므로 장치의 운전시 인 회수장치의 전후단 배관 등에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있으며, 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있도록 한 인 회수장치에 대해 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제10-1279771호 2013.06.21. 등록. 한국등록특허 제10-1592244호 2016.02.01. 등록. 한국등록특허 제10-1624257호 2016.05.19. 등록. 한국공개특허 제10-2017-0101533호 2017.09.06. 공개. 한국등록특허 제10-1803645호 2017.11.24. 등록.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛을 포함함으로써 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 배관 라인의 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있도록 한 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛이 적용되어 세정유닛을 통해 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 반응기를 적용함으로써 반응기 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치는 슬러지 처리과정에서 발생되는 탈리여액 또는 인을 포함하는 원수를 저장하는 원수저장탱크; 원수저장탱크로부터 라인 상에 원수공급펌프가 구비된 이송공급라인을 통해 원수를 공급받되, 원수저장탱크로부터 상단 중앙부분에 이르도록 연통연결되는 이송공급라인을 통해 원수를 상단 중앙을 통해 내부로 공급받으며, 제1약품투입장치와 제2약품투입장치로부터 상단 중앙부분을 통해 원수 내의 인을 응집시켜 결정화되도록 하기 위한 제1약품과 제2약품을 공급받아 처리약품이 원수와 혼화된 처리수로부터 인의 결정을 침전시켜 분리 추출하는 반응기; 반응기의 상부로부터 내부를 관통하여 설치되어, 반응기의 내부에 충전된 원수를 교반하여 원수와 처리약품의 반응효율과 인 결정의 생성효율을 향상시키는 교반기; 반응기의 인 결정이 침전되는 하단부분으로부터 이송배출라인을 통해 연결되어, 탈수기공급펌프에 의해 인 결정을 내포하는 농축수를 탈수를 위해 공급받으며, 공급받은 인 결정을 내포하는 농축수에 대해 고액분리 타입으로 탈수처리하는 탈수기; 및 이송공급라인과 이송배출라인 측으로 세정수를 공급 및 리턴 회수하면서 이송공급라인과 이송배출라인의 배관 내부에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거하는 세정유닛;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 세정유닛은 스트루바이트 스케일의 제거를 위한 세정수가 내부에 저류되는 세정수탱크와, 세정수탱크로부터 이송공급라인의 반응기와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송공급라인 측으로 세정수를 공급하는 이송공급라인세정수공급배관과, 이송공급라인의 원수저장탱크와 연결되는 단부로부터 세정수탱크에 이르도록 연결되며, 이송공급라인 측으로부터 세정수탱크 측으로 세정수를 리턴 회수하는 이송공급라인세정수리턴배관과, 세정수탱크로부터 이송배출라인의 탈수기와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송배출라인 측으로 세정수를 공급하는 이송배출라인세정수공급배관과, 이송배출라인의 반응기 하단과 연결되는 단부로부터 세정수탱크에 이르도록 연결되며, 이송배출라인 측으로부터 세정수탱크 측으로 세정수를 리턴 회수하는 이송배출라인세정수리턴배관 및 이송공급라인세정수공급배관의 세정수탱크와 연결되는 단부 상에 구비되어, 이송공급라인세정수공급배관과 이송공급라인세정수공급배관으로부터 분기연결되는 이송배출라인세정수공급배관 측으로 세정수를 펌핑 공급하여 세정수가 이송공급라인과 이송배출라인 측으로 공급, 리턴을 통해 순환되도록 하는 세정수순환펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 세정유닛은 인 회수를 위한 운전 및 세정을 위한 운전의 원활한 전환 운전이 이루어질 수 있도록, 이송공급라인세정수공급배관의 이송공급라인과 연결되는 단부, 이송공급라인세정수리턴배관의 이송공급라인과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수공급배관의 이송배출라인과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수리턴배관의 이송배출라인과 연결되는 단부에 각각 개폐밸브가 설치되는 한편, 상기 개폐밸브는 이송공급라인의 양측 단부 및 이송배출라인의 양측 단부에도 설치되는 것이 양호하다.
한편, 상기 반응기는 상단이 개방된 중공의 원통상으로 제공되되 하단 일정길이에 걸쳐 테이퍼지게 협소해지는 침전 구간을 가지며, 다수의 설치대를 통해 지면으로부터 상향 일정거리 이격 설치되어, 하측으로 인 결정을 침전시켜 탈수기 측으로 이송배출라인을 통해 침전된 인 결정을 일부 농축수와 함께 배출되게 하는 실린더탱크와, 상단이 밀폐되고, 하단이 개방된 원통상으로 제공되어, 상단 일정길이를 제외한 하부에 대해 실린더탱크의 내부 중앙으로 삽입배치되며, 하측 내부에 교반기의 교반날개가 배치되어 교반날개의 회전을 통해 내부에 제1약품투입장치와 제2약품투입장치로부터 공급된 약품들과 원수가 혼합되도록 하며, 상단으로부터 하향 일정거리 떨어진 둘레를 따라 혼합된 수류의 순환을 유도하는 순환유도공이 관통형성되는 믹서탱크와, 믹서탱크의 순환유도공 상단으로부터 외향 하측으로 경사지게 연장되며, 연장된 단부에 대해 실린더탱크의 내면과 밀착되되, 하측 외주연을 따라 일정간격을 가지고 부유안내공이 형성되며, 약품들과 혼합된 원수의 유동을 가속하여 비중이 높은 인 결정의 상부 이동을 제한하면서 비중이 낮은 부유물을 부유안내공을 통해 상승시키는 콘커버 및 실린더탱크의 개방된 상단 둘레부분을 감싸도록 마련되고, 내부 측 상단이 실린더탱크의 상단과 이격되어 실린더탱크의 상단으로부터 외주를 향해 콘커버를 거쳐 부유물을 내포하는 처리수를 유입시켜 외부로 배출되도록 하는 위어프레임을 포함하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 콘커버는 인 결정의 상승이 더욱 안정적으로 방지될 수 있도록, 부유안내공 상에 메시망이 더 설치되는 것이 양호하다.
또한, 상기 반응기는 침전효율이 향상될 수 있도록, 실린더탱크의 하부 일정길이에 걸쳐 하향 협소하게 테이퍼지게 침전유도부가 형성되고, 침전유도부의 하단 중앙에 중공의 관 상으로 하향 일정길이 연장되는 하향안내부가 형성되며, 하향안내부 하단에는 하향안내부의 하단보다 넓은 면적의 상면을 갖는 하향 뾰족한 침전콘부가 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 반응기는 인 결정 생성을 위한 내부의 원수에 대해 하부로부터 상측으로 반복 순환을 통해 교반되도록 하면서 인 결정 생성효율을 증대시킬 수 있도록, 실린더탱크 하측으로부터 상측으로 연결되며, 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 것이 양호하다.
본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛을 포함함으로써 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 배관 라인의 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있다.
둘째, 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛이 적용되어 세정유닛을 통해 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있다.
셋째, 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 반응기를 적용함으로써 반응기 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 원수의 이송되는 라인 및 그에 대한 세정되는 라인의 구조를 나타낸 요부 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에서, 요부인 반응기의 다른 실시예를 나타낸 요부 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 나타낸 사시구성도.
도 5는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 나타낸 평면구성도.
도 6은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 반응기의 정단면 내부구조를 나타낸 요부 정단면구성도.
도 7은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 반응기의 측면에서 바라본 내부구조를 나타낸 요부 측면 투시구성도.
도 8 내지 10은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 적용된 세정유닛을 통한 배관의 세척상태에 대한 의 일례로서, 배관 내에 스트루바이트 스케일의 생성, 배관 내의 스트루바이트 스케일에 대한 스트루바이트 세정액에 노출반응 및 배관 내의 스트루바이트 스케일의 스트루바이트 세정액 노출부분 세정완료의 상태를 과정별로 나타낸 예시사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 원수의 이송되는 라인 및 그에 대한 세정되는 라인의 구조를 개략적으로 나타낸 요부 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에서, 요부인 반응기의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 요부 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 나타낸 사시구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치를 나타낸 평면구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 반응기의 정단면 내부구조를 나타낸 요부 정단면구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치의 요부인 반응기의 측면에서 바라본 내부구조를 나타낸 요부 측면 투시구성도이다.
도 1 내지 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치는 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 한 것으로, 크게 분류하면 원수저장탱크(100), 반응기(200), 교반기(300), 탈수기(400) 및 세정유닛(600)을 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 상기 원수저장탱크(100)는 슬러지 처리과정에서 발생되는 탈리여액 또는 인을 포함하는 원수를 저장하는 것이다.
또한, 상기 반응기(200)는 원수저장탱크(100)로부터 라인 상에 원수공급펌프(110a)가 구비된 이송공급라인(100a)을 통해 원수를 공급받되, 원수저장탱크(100)로부터 상단 중앙부분에 이르도록 연통연결되는 이송공급라인(100a)을 통해 원수를 상단 중앙을 통해 내부로 공급받는 것이다.
이러한 반응기(200)는 특히, 제1약품투입장치(510)와 제2약품투입장치(520)로부터 상단 중앙부분을 통해 원수 내의 인을 응집시켜 결정화되도록 하기 위한 제1약품과 제2약품을 공급받아 처리약품이 원수와 혼화된 처리수로부터 인의 결정을 침전시켜 분리 추출하는 것이다.
이때, 상기 제1약품투입장치(510)는 반응기(200)의 믹서탱크(220) 상부로 연통연결되는 제1투입라인(511)을 통해 인 결정의 응집을 위한 제1약품으로서의 MgCl2를 투입시키며, 특히 제1투입라인(511) 상에 구비된 제1투입펌프(512)의 펌핑을 통해 투입시킴이 바람직하다.
아울러, 상기 제2약품투입장치(520)는 반응기(200)의 믹서탱크(220) 상부로 연통연결되는 제2투입라인(521)을 통해 pH 증가를 통한 반응효율 향상을 도모하기 위한 제2약품으로서의 NaOH를 투입시키며, 특히 제2투입라인(521) 상에 구비된 제2투입펌프(522)의 펌핑을 통해 투입시킴이 바람직한 것이다.
더욱이, 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나, 반응기(200) 내부로 투입된 원수 내 존재하는 암모늄을 모두 MAP 크리스탈 결정으로 전환하기 위해서 제3약품투입장치(미도시)가 더 적용됨이 바람직하며, 이러한 제3약품투입장치(미도시)는 MgCl2 등의 마그네슘 물질 이외의 인산(H3PO4)과 같은 용존성 인을 추가로 투입하기 위한 약품투입장치인 것이다.
그리고 상기 교반기(300)는 반응기(200)의 상부로부터 내부를 관통하여 설치되어, 반응기(200)의 내부에 충전된 원수를 교반하여 원수와 처리약품의 반응효율과 인 결정의 생성효율을 향상시키는 것이다.
이러한 교반기(300)는 반응기(200)의 상부에 구비된 상부설치프레임(202) 상에 안착설치되는 교반모터(310) 및 교반모터(310)의 하향 길게 연장된 교반축(311) 단부에 축회전시 함께 회전가능케 고정설치되는 교반날개(320)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탈수기(400)는 반응기(200)의 인 결정이 침전되는 하단부분으로부터 이송배출라인(300a)을 통해 연결되어, 탈수기공급펌프(310a)에 의해 인 결정을 내포하는 농축수를 탈수를 위해 공급받으며, 공급받은 인 결정을 내포하는 농축수에 대해 고액분리 타입으로 탈수처리하는 것이다.
이러한 탈수기(400)는 통상의 고액분리식 탈수기로서 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 세정유닛(600)은 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a) 측으로 세정수를 공급 및 리턴 회수하면서 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a)의 배관 내부에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거하는 것이다.
이러한 세정유닛(600)은 세정수탱크(601)와, 이송공급라인세정수공급배관(611)과, 이송공급라인세정수리턴배관(612)과, 이송배출라인세정수공급배관(621)과, 이송배출라인세정수리턴배관(622) 및 세정수순환펌프(631)를 포함한다.
이때, 상기 세정수탱크(601)는 스트루바이트 스케일의 제거를 위한 세정수가 내부에 저류되는 것이다.
그리고 상기 이송공급라인세정수공급배관(611)은 세정수탱크(601)로부터 이송공급라인(100a)의 반응기(200)와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송공급라인(100a) 측으로 세정수를 공급하는 배관라인이다.
또한, 상기 이송공급라인세정수리턴배관(612)은 이송공급라인(100a)의 원수저장탱크(100)와 연결되는 단부로부터 세정수탱크(601)에 이르도록 연결되며, 이송공급라인(100a) 측으로부터 세정수탱크(601) 측으로 세정수를 리턴 회수하는 배관라인이다.
그리고 상기 이송배출라인세정수공급배관(621)은 세정수탱크(601)로부터 이송배출라인(300a)의 탈수기(400)와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송배출라인(300a) 측으로 세정수를 공급하는 배관라인이다.
또한, 상기 이송배출라인세정수리턴배관(622)은 이송배출라인(300a)의 반응기(200) 하단과 연결되는 단부로부터 세정수탱크(601)에 이르도록 연결되며, 이송배출라인(300a) 측으로부터 세정수탱크(601) 측으로 세정수를 리턴 회수하는 배관라인이다.
그리고 상기 세정수순환펌프(631)는 이송공급라인세정수공급배관(611)의 세정수탱크(601)와 연결되는 단부 상에 구비되어, 이송공급라인세정수공급배관(611)과 이송공급라인세정수공급배관(611)으로부터 분기연결되는 이송배출라인세정수공급배관(621) 측으로 세정수를 펌핑 공급하여 세정수가 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a) 측으로 공급, 리턴을 통해 순환되도록 하는 것이다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 세정유닛(600)은 인 회수를 위한 운전 및 세정을 위한 운전의 원활한 전환 운전이 이루어질 수 있도록 하는 것이 중요하다.
이를 위하여, 상기 세정유닛(600)은 이송공급라인세정수공급배관(611)의 이송공급라인(100a)과 연결되는 단부, 이송공급라인세정수리턴배관(612)의 이송공급라인(100a)과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수공급배관(621)의 이송배출라인(300a)과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수리턴배관(622)의 이송배출라인(300a)과 연결되는 단부에 각각 개폐밸브(V)가 설치된다.
이때, 상기 개폐밸브(V)는 이송공급라인(100a)의 양측 단부에도 설치됨이 바람직하다.
물론, 상기 개폐밸브(V)는 도면에서 부호를 구체적으로 표기하지는 않았으나 이송배출라인(300a)의 양측 단부에도 설치되는 것이 바람직한 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에서의, 상기 반응기(200)는 실린더탱크(210)와, 믹서탱크(220)와, 콘커버(230) 및 위어프레임(240)을 포함한다.
상세히, 상기 실린더탱크(210)는 상단이 개방된 중공의 원통상으로 제공되되 하단 일정길이에 걸쳐 테이퍼지게 협소해지는 침전 구간을 가지며, 다수의 설치대(201)를 통해 지면으로부터 상향 일정거리 이격 설치되어, 하측으로 인 결정을 침전시켜 탈수기(400) 측으로 이송배출라인(300a)을 통해 침전된 인 결정을 일부 농축수와 함께 배출되게 하는 것이다.
그리고 상기 믹서탱크(220)는 상단이 밀폐되고, 하단이 개방된 원통상으로 제공되어, 상단 일정길이를 제외한 하부에 대해 실린더탱크(210)의 내부 중앙으로 삽입배치되며, 하측 내부에 교반기(300)의 교반날개(320)가 배치되어 교반날개(320)의 회전을 통해 내부에 제1약품투입장치(510)와 제2약품투입장치(520)로부터 공급된 약품들과 원수가 혼합되도록 한다.
이러한 믹서탱크(220)는 도면부호를 명시하지는 않으나, 상단으로부터 하향 일정거리 떨어진 둘레를 따라 혼합된 수류의 순환을 유도하는 순환유도공(미부호)이 관통형성되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 믹서탱크(220)의 상부에는 교반기(300)의 교반모터(310)에 대해 안착설치를 위한 상부설치프레임(202)이 구비됨이 바람직한 것이다.
또한, 상기 콘커버(230)는 믹서탱크(220)의 순환유도공 상단으로부터 외향 하측으로 경사지게 연장되며, 연장된 단부에 대해 실린더탱크(210)의 내면과 밀착되되, 하측 외주연을 따라 일정간격을 가지고 부유안내공(231)이 형성되며, 약품들과 혼합된 원수의 유동을 가속하여 비중이 높은 인 결정의 상부 이동을 제한하면서 비중이 낮은 부유물을 부유안내공(231)을 통해 상승시키는 것이다.
그리고 상기 위어프레임(240)은 실린더탱크(210)의 개방된 상단 둘레부분을 감싸도록 마련되고, 내부 측 상단이 실린더탱크(210)의 상단과 이격되어 실린더탱크(210)의 상단으로부터 외주를 향해 콘커버(230)를 거쳐 부유물을 내포하는 처리수를 유입시켜 외부로 배출되도록 하는 것이다.
즉, 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 위어프레임(240)의 외주 둘레 또는 하부 둘레 중 어느 일 측에는 별도의 처리수에 대해 외부로 배출을 위한 배출구가 더 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 콘커버(230)는 인 결정의 상승이 더욱 안정적으로 방지될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위하여 부유안내공(231) 상에 메쉬망(미도시)이 더 설치될 수 있다.
이러한 메쉬망(미도시)이 더 설치됨으로써 인 결정에 대해 부유안내공(231)을 상향 통과하여 인 결정이 외부로 배출되는 것을 안정적으로 방지할 수 있게 된다.
그리고 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 반응기(200)는 침전효율이 향상될 수 있도록 하는 것도 중요하다.
이에 따라, 상기 반응기(200)는 실린더탱크(210)의 하부 일정길이에 걸쳐 하향 협소하게 테이퍼지게 침전유도부(211)가 형성되고, 침전유도부(211)의 하단 중앙에 중공의 관 상으로 하향 일정길이 연장되는 하향안내부(212)가 형성되며, 하향안내부(212) 하단에는 하향안내부(212)의 하단보다 넓은 면적의 상면을 갖는 하향 뾰족한 침전콘부(213)가 형성되는 것이 바람직한 것이다.
더욱이, 상기 반응기(200)는 인 결정 생성을 위한 내부의 원수에 대해 하부로부터 상측으로 반복 순환을 통해 교반되도록 하면서 인 결정 생성효율을 증대시킬 수 있도록 하는 것도 중요하다.
이에 따라, 상기 반응기(200)는 실린더탱크(210) 하측으로부터 상측으로 연결되며, 라인 상에 연속순환펌프(220a)가 설치되어 연속순환펌프(220a)를 통해 실린터탱크(210) 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인(210a)을 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 라인 상에 연속순환펌프(220a)가 설치되어 연속순환펌프(220a)를 통해 실린터탱크(210) 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인(210a)을 더 포함하는 반응기(200)를 적용함으로써 반응기(200) 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있는 것이다.
아울러, 도 8 내지 10을 참고하면, 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 적용된 세정유닛을 통한 배관의 세척상태에 대한 의 일례로서, 배관 내에 스트루바이트 스케일의 생성, 배관 내의 스트루바이트 스케일에 대한 스트루바이트 세정액에 노출반응 및 배관 내의 스트루바이트 스케일의 스트루바이트 세정액 노출부분 세정완료의 상태에 대해 과정별로 나타내었다.
즉, 상기와 같이 본 발명에 적용된 세정유닛(600)에서의 세정수를 통한 스트루바이트 스케일의 제거가 간단하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.
다시 말하면, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치에 의하면, 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛을 포함함으로써 장치의 운전시 일정기간이 지난 후에 일정시간동안 세정유닛의 운전으로 전환 운전하면서 인 회수장치의 이송공급라인 및 이송배출라인 내에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있고, 이를 통하여 스트루바이트 스케일로 인한 배관 라인의 폐쇄현상을 방지하여 장치의 인 회수 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 원수저장탱크로부터 반응기 상측으로 원수를 이송공급하는 이송공급라인 및 반응기 하측으로부터 탈수기 측으로 인 결정을 이송배출하는 이송배출라인에 대해 양단에 세정수를 공급, 리턴되도록 하는 세정유닛이 적용되어 세정유닛을 통해 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거할 수 있도록 함으로써 장치의 정비나 청소 및 교체 등의 횟수를 극소화하면서 유지관리가 용이함과 동시에 유지관리비용을 현격히 절감할 수 있게 된다.
더욱이, 라인 상에 연속순환펌프가 설치되어 연속순환펌프를 통해 실린터탱크 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인을 더 포함하는 반응기를 적용함으로써 반응기 내에서의 인 결정 생성효율을 현격히 증대시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 원수저장탱크 100a: 이송공급라인
110a: 원수공급펌프 200: 반응기
201: 설치대 202: 상부설치프레임
210: 실린더탱크 211: 침전유도부
212: 하향안내부 213: 침전콘부
220: 믹서탱크 230: 콘커버
231: 부유안내공 240: 위어프레임
210a: 연속순환라인 220a: 연속순환펌프
300: 교반기 310: 교반모터
311: 교반축 320: 교반날개
300a: 이송배출라인 310a: 탈수기공급펌프
400: 탈수기 510: 제1약품투입장치
511: 제1투입라인 512: 제1투입펌프
520: 제2약품투입장치 521: 제2투입라인
522: 제2투입펌프
600: 세정유닛
601: 세정수탱크
611: 이송공급라인세정수공급배관
612: 이송공급라인세정수리턴배관
621: 이송배출라인세정수공급배관
622: 이송배출라인세정수리턴배관
631: 세정수순환펌프
V: 개폐밸브

Claims (7)

  1. 슬러지 처리과정에서 발생되는 탈리여액 또는 인을 포함하는 원수를 저장하는 원수저장탱크(100); 원수저장탱크(100)로부터 라인 상에 원수공급펌프(110a)가 구비된 이송공급라인(100a)을 통해 원수를 공급받되, 원수저장탱크(100)로부터 상단 중앙부분에 이르도록 연통연결되는 이송공급라인(100a)을 통해 원수를 상단 중앙을 통해 내부로 공급받으며, 제1약품투입장치(510)와 제2약품투입장치(520)로부터 상단 중앙부분을 통해 원수 내의 인을 응집시켜 결정화되도록 하기 위한 제1약품과 제2약품을 공급받아 처리약품이 원수와 혼화된 처리수로부터 인의 결정을 침전시켜 분리 추출하는 반응기(200); 반응기(200)의 상부로부터 내부를 관통하여 설치되어, 반응기(200)의 내부에 충전된 원수를 교반하여 원수와 처리약품의 반응효율과 인 결정의 생성효율을 향상시키는 교반기(300); 반응기(200)의 인 결정이 침전되는 하단부분으로부터 이송배출라인(300a)을 통해 연결되어 탈수기공급펌프(310a)에 의해 인 결정을 내포하는 농축수를 탈수를 위해 공급받으며, 공급받은 인 결정을 내포하는 농축수에 대해 고액분리 타입으로 탈수처리하는 탈수기(400); 및 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a) 측으로 세정수를 공급 및 리턴 회수하면서 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a)의 배관 내부에 발생하는 스트루바이트 스케일을 주기적으로 제거하는 세정유닛(600);을 포함하여 이루어지되,
    상기 반응기(200)는 상단이 개방된 중공의 원통상으로 제공되되 하단 일정길이에 걸쳐 테이퍼지게 협소해지는 침전 구간을 가지며, 다수의 설치대(201)를 통해 지면으로부터 상향 일정거리 이격 설치되어, 하측으로 인 결정을 침전시켜 탈수기(400) 측으로 이송배출라인(300a)을 통해 침전된 인 결정을 일부 농축수와 함께 배출되게 하는 실린더탱크(210)와,
    상단이 밀폐되고, 하단이 개방된 원통상으로 제공되어, 상단 일정길이를 제외한 하부에 대해 실린더탱크(210)의 내부 중앙으로 삽입배치되며, 하측 내부에 교반기(300)의 교반날개(320)가 배치되어 교반날개(320)의 회전을 통해 내부에 제1약품투입장치(510)와 제2약품투입장치(520)로부터 공급된 약품들과 원수가 혼합되도록 하며, 상단으로부터 하향 일정거리 떨어진 둘레를 따라 혼합된 수류의 순환을 유도하는 순환유도공이 관통형성되는 믹서탱크(220)와,
    믹서탱크(220)의 순환유도공 상단으로부터 외향 하측으로 경사지게 연장되며, 연장된 단부에 대해 실린더탱크(210)의 내면과 밀착되되, 하측 외주연을 따라 일정간격을 가지고 부유안내공(231)이 형성되며, 약품들과 혼합된 원수의 유동을 가속하여 비중이 높은 인 결정의 상부 이동을 제한하면서 비중이 낮은 부유물을 부유안내공(231)을 통해 상승시키는 콘커버(230) 및
    실린더탱크(210)의 개방된 상단 둘레부분을 감싸도록 마련되고, 내부 측 상단이 실린더탱크(210)의 상단과 이격되어 실린더탱크(210)의 상단으로부터 외주를 향해 콘커버(230)를 거쳐 부유물을 내포하는 처리수를 유입시켜 외부로 배출되도록 하는 위어프레임(240)을 포함하고,
    상기 반응기(200)는 침전효율이 향상될 수 있도록,
    실린더탱크(210)의 하부 일정길이에 걸쳐 하향 협소하게 테이퍼지게 침전유도부(211)가 형성되고, 침전유도부(211)의 하단 중앙에 중공의 관 상으로 하향 일정길이 연장되는 하향안내부(212)가 형성되며, 하향안내부(212) 하단에는 하향안내부(212)의 하단보다 넓은 면적의 상면을 갖는 하향 뾰족한 침전콘부(213)가 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정유닛(600)은 스트루바이트 스케일의 제거를 위한 세정수가 내부에 저류되는 세정수탱크(601)와,
    세정수탱크(601)로부터 이송공급라인(100a)의 반응기(200)와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송공급라인(100a) 측으로 세정수를 공급하는 이송공급라인세정수공급배관(611)과,
    이송공급라인(100a)의 원수저장탱크(100)와 연결되는 단부로부터 세정수탱크(601)에 이르도록 연결되며, 이송공급라인(100a) 측으로부터 세정수탱크(601) 측으로 세정수를 리턴 회수하는 이송공급라인세정수리턴배관(612)과,
    세정수탱크(601)로부터 이송배출라인(300a)의 탈수기(400)와 연결되는 단부에 이르도록 연결되며, 이송배출라인(300a) 측으로 세정수를 공급하는 이송배출라인세정수공급배관(621)과,
    이송배출라인(300a)의 반응기(200) 하단과 연결되는 단부로부터 세정수탱크(601)에 이르도록 연결되며, 이송배출라인(300a) 측으로부터 세정수탱크(601) 측으로 세정수를 리턴 회수하는 이송배출라인세정수리턴배관(622) 및
    이송공급라인세정수공급배관(611)의 세정수탱크(601)와 연결되는 단부 상에 구비되어, 이송공급라인세정수공급배관(611)과 이송공급라인세정수공급배관(611)으로부터 분기연결되는 이송배출라인세정수공급배관(621) 측으로 세정수를 펌핑 공급하여 세정수가 이송공급라인(100a)과 이송배출라인(300a) 측으로 공급, 리턴을 통해 순환되도록 하는 세정수순환펌프(631)를 포함하는 것 특징으로 하는 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정유닛(600)은 인 회수를 위한 운전 및 세정을 위한 운전의 원활한 전환 운전이 이루어질 수 있도록,
    이송공급라인세정수공급배관(611)의 이송공급라인(100a)과 연결되는 단부, 이송공급라인세정수리턴배관(612)의 이송공급라인(100a)과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수공급배관(621)의 이송배출라인(300a)과 연결되는 단부, 이송배출라인세정수리턴배관(622)의 이송배출라인(300a)과 연결되는 단부에 각각 개폐밸브(V)가 설치되는 한편,
    상기 개폐밸브(V)는 이송공급라인(100a)의 양측 단부 및 이송배출라인(300a)의 양측 단부에도 설치되는 것을 특징으로 하는 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 콘커버(230)는 인 결정의 상승이 더욱 안정적으로 방지될 수 있도록,
    부유안내공(231) 상에 메시망이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응기(200)는 인 결정 생성을 위한 내부의 원수에 대해 하부로부터 상측으로 반복 순환을 통해 교반되도록 하면서 인 결정 생성효율을 증대시킬 수 있도록,
    실린더탱크(210) 하측으로부터 상측으로 연결되며, 라인 상에 연속순환펌프(220a)가 설치되어 연속순환펌프(220a)를 통해 실린터탱크(210) 내부의 원수를 반복적으로 하측으로부터 상측으로 연속 순환시킬 수 있도록 하는 연속순환라인(210a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 순환형 반응조를 이용한 인 회수장치.
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