KR102609973B1 - 증발 농축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발 농축장치에 관한 것으로, 원수 공급부로부터 내부의 건조실로 원수가 공급되고, 상기 건조실의 하부에 배출구가 형성되는 증발부와, 증발부에 설치되고, 구동시 설정온도로 가열되어 원수를 증발시키는 가열부와, 건조실의 내부로 투입된 원수를 회전 교반하는 교반부와, 건조실의 상부와 내부의 응축실이 연통되고, 건조실에서 전달되는 증발기체와 내부의 순환라인을 따라 이동하는 원수를 열교환시키면서 출측으로 배출시키는 열교환부와, 원수 공급부와 순환라인의 입측을 연결하고, 원수 공급부의 원수를 순환라인의 입측으로 투입시키는 제1공급라인과, 제1공급라인에 구비되어 펌핑 압력을 작용시키는 공급 펌핑부와, 순환라인의 출측과 건조실을 연결하고, 순환라인을 통과한 원수를 건조실로 투입시키는 제2공급라인과, 응축실과 외부의 저장부를 연결하고, 응축실에서 발생된 응축수를 응축수 저장부로 이동시키는 응축수 배출라인 및, 배출구의 하부에 연결되고, 배출모드로 구동시 배출구의 하부로 배출되는 이물질을 외부로 배출시키는 배출부를 포함한다.

Description

증발 농축장치{EVAPORATIVE CONCENTRATION APPARATUS}

본 발명은 증발 농축장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발 및 열교환 공정을 통해 처리대상 원수(폐수, 해수 등)를 재생할 수 있고, 원수에 포함된 이물질(슬러지 등)를 건조된 상태로 처리할 수 있는 증발 농축장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐수 처리방법은 용존 고형물이 함유된 폐수를 증발 농축장치에 공급하여 일정농도까지 농축한 후, 결정화 및 분리하거나 건조장치에 보내 폐수중의 용존고형물을 최종 분리하게 된다.

이러한 폐수처리방법에 사용되는 종래의 증발 농축장치는 다수의 소형 전열관이 수직으로 장착되어 전열관의 외측으로 스팀이 공급되고, 폐수는 상기 전열관의 상부로부터 내벽을 따라 자연유하하여 얇은 막상으로 흘러내리면서 스팀으로부터 열을 전달받아 소량의 폐수를 증발시킨 후 응축기로 유도되게 하여 응축 배출시키며, 증발 농축장치에 의하여 일정농도로 농축된 폐수는 건조기나 결정화설비로 보내 고형물을 최종 분리시키는 과정을 거친다.

그런데, 종래의 증발 농축장치는 폐수의 증발 농축된 폐수를 별도의 건조기와 결정화설비로 이동시킨 후 개별적으로 처리되므로, 장비의 구성, 설치 비용, 운영비가 증가하는 요인으로 작용하였고, 폐수를 건조시키는 공정에서 건조기의 바닥면에 폐수로부터 분리된 이물질(슬러지 등)이 부착되는 경우가 빈번하므로 이물질을 세척 및 제거하는 과정에 어려움이 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0854089호(2008년 08월 19일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 폐수용 진공 증발농축 재생장치가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 증발 및 열교환 공정을 통해 처리대상 원수(폐수, 해수 등)를 재생할 수 있고, 원수에 포함된 이물질(슬러지 등)를 건조된 상태로 처리할 수 있는 증발 농축장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 증발 농축장치는 원수 공급부로부터 내부의 건조실로 원수가 공급되고, 상기 건조실의 하부에 배출구가 형성되는 증발부와, 상기 증발부에 설치되고, 구동시 설정온도로 가열되어 상기 원수를 증발시키는 가열부와, 상기 건조실의 내부로 투입된 원수를 회전 교반하는 교반부와, 상기 건조실의 상부와 내부의 응축실이 연통되고, 상기 건조실에서 전달되는 증발기체와 내부의 순환라인을 따라 이동하는 원수를 열교환시키면서 출측으로 배출시키는 열교환부와, 상기 원수 공급부와 상기 순환라인의 입측을 연결하고, 상기 원수 공급부의 원수를 상기 순환라인의 입측으로 투입시키는 제1공급라인과, 상기 제1공급라인에 구비되어 펌핑 압력을 작용시키는 공급 펌핑부와, 상기 순환라인의 출측과 상기 건조실을 연결하고, 상기 순환라인을 통과한 원수를 상기 건조실로 투입시키는 제2공급라인과, 상기 응축실과 외부의 저장부를 연결하고, 상기 응축실에서 발생된 응축수를 응축수 저장부로 이동시키는 응축수 배출라인 및, 상기 배출구의 하부에 연결되고, 배출모드로 구동시 상기 배출구의 하부로 배출되는 이물질을 외부로 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2공급라인과 상기 원수 공급부를 연결하는 바이패스라인과, 상기 제2공급라인에 개폐 가능하게 구비되고, 증발모드로 구동시 개방되며, 건조모드로 구동시 폐쇄되는 공급밸브와, 상기 바이패스라인에 개폐 가능하게 구비되고, 증발모드로 구동시 폐쇄되며, 건조모드 구동시 개방되는 바이패스밸브 및, 상기 가열부와 상기 교반부와 상기 공급 펌핑부와 상기 배출부와 상기 공급밸브 및 상기 바이패스밸브 중 하나 이상의 구동을 제어하고, 상기 증발모드와 상기 건조모드 및 상기 배출모드를 기설정된 시간동안 순차적으로 실행시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 건조실의 바닥면은 하부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하도록 하향 경사지게 형성될 수 있으며, 상기 교반부는 상단과 하단이 상기 건조실의 상단과 하단에 수평회전 가능하게 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 상기 건조실의 바닥면에 밀착된 상태로 회전되는 스크레이퍼와, 상기 회전축의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 상기 스크레이퍼의 상부에 이격 위치되는 교반 날개 및, 상기 회전축의 상단 또는 하단과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 회전 모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배출부는 내부에 형성된 유로의 길이방향측 후단이 상기 배출구와 연결되고, 전방영역에 보조 배출구가 형성되는 본체와, 상기 유로의 내부에서 전후방향의 수평회전중심을 기준으로 회전 가능하고, 축방향을 따라 나선을 이루면서 연장되도록 외주면에 나선돌기가 돌출되는 스크류 및, 상기 스크류의 축방향 일측과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 이송 모터를 포함할 수 있으며, 상기 스크류는 배출방향으로 회전시 상기 배출구를 통해 배출되는 이물질을 상기 유로의 전방으로 이동시켜 상기 보조 배출구를 통해 상기 본체의 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 상기 열교환부의 출측과 연결되어 상기 응축실을 통과한 증발기체를 외부로 배기시키는 배기라인 및, 상기 배기라인에 설치되어 펌핑 압력을 작용시키는 진공 펌핑부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 증발 및 열교환 공정을 통해 처리대상 원수(폐수, 해수 등)를 재생함으로써, 폐수, 용수 재활용 사이클에 의한 용수 절감, 폐수 처리수의 방류 차단에 의한 환경보호 효과로 수자원을 보호와 물부족에 기여할 수 있고, 하나의 장비 내에서 증발과 건조 및 배출 공정이 연속적으로 진행되므로 원수 처리 시간을 단축함과 아울러 장비의 구성, 설치 비용, 운영비를 대폭 절감할 수 있으며, 처리대상 원수의 순환을 통해 남아있는 열을 이용해 응축수를 추가적으로 생산할 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 건조 완료시 건조실에 남아있는 이물질의 부착을 방지할 수 있어 장비의 문제 발생 요인(부식, 열교환 저하 등)을 제거할 수 있고, 이물질 부착으로 인한 유지 관리의 번거로움을 해소할 수 있으며, 중량 감지부의 중량 감지를 통해 증발되지 않는 이물질의 양을 측정할 수 있어 이물질 배출 타이밍을 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 증발 농축과 건조가 필요한 모든 분야(폐수 처리, 해수 담수화, 탄산칼슘이나 파우더를 생산하는 화학공정의 건조 분야 등)에 활용이 가능하므로 에너지 이용효율 극대화, 설비설치비 절감, 설비와 이용의 단순화 등의 이점이 있고, 시간당 1톤 미만의 설비에도 적용 가능하지만 시간당 10톤 이상의 대형 설비에도 적용 가능하며, 소형의 장치로 고농도 총 질소 성분폐수, 난분해성 COD 성분 폐수, 고농도 SS 성분폐수 등을 처리할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 증발 농축장치를 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 원수 공급 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 증발 농축장치의 증발 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 건조 과정 종료 후 이물질 배출 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 배출부를 상세히 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 증발 농축장치의 리턴라인과 리턴 펌핑부를 보여주기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 증발 농축장치에 수질 감지부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.

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이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 증발 농축장치를 보여주기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 원수 공급 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 증발 농축장치의 증발 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 건조 과정 종료 후 이물질 배출 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 증발 농축장치의 배출부를 상세히 보여주기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 증발 농축장치의 리턴라인과 리턴 펌핑부를 보여주기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 증발 농축장치에 수질 감지부가 적용된 상태를 보여주기 위한 도면이다.

도 1 내지 7을 참조하면, 본 발명에 따른 증발 농축장치는 증발부(100)와, 가열부(200)와, 교반부(300)와, 열교환부(400)와, 제1공급라인(510)과, 공급 펌핑부(520), 제2공급라인(530)과, 응축수 배출라인(540)과, 배출부(600) 및, 제어부(700)를 포함한다.

증발부(100)는 내부에 건조실(110)이 형성되고, 증발부(100)의 일측에는 건조실(110)로 원수(폐수, 해수 등, W1)를 설정용량으로 공급하기 위해 후술 될 제2공급라인(530)의 길이방향 일측이 연결되며, 증발부(100)의 가장자리는 설치면에 고정된 설치 프레임(미도시)에 고정적으로 결합될 수 있다.

여기서, 증발부(100)는 가장자리가 원주를 이루는 원통 형상을 가질 수 있고, 증발부(100)의 하부에는 원수(W1)에 함유된 이물질(슬러지, 염분 등)를 외부로 배출시키기 위한 배출구(120)가 형성될 수 있으며, 배출구(120)의 입구는 건조실(110)의 바닥면에 형성될 수 있다.

또한, 증발부(100)의 일측에는 관리자가 건조실(110)의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 표시창(130)이 구비될 수 있고, 증발부(100)와 후술 될 열교환부(400)의 두께 내에는 외부 온도의 영향을 줄이기 위한 단열층(미도시)이 설정두께로 구비될 수 있다.

가열부(200)는 증발모드 및 건조모드로 구동시 건조실(110)을 기설정된 온도로 유지시키기 위한 구성으로, 가열부(200)는 증발부(100)에 결합된 상태에서 후술 될 제어부(700)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉 가열부(200)는 제어부(700)에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작 등이 제어될 수 있고, 가열부(200)에 의해 건조실(110)이 설정온도로 가열되는 경우 건조실(110)로 투입된 원수(W1)가 증발하면서 후술 될 열교환부(400)의 입측으로 이동된다.

이와 같은 가열부(200)는 건조실(110)로 원수(W1)가 공급되기 이전에 구동될 수 있으나 가열부(200)의 구동 개시 시점은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하고, 가열부(200)는 배출모드에서 구동이 중지될 수 있으나 가열부(200)의 구동 종료 시점은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(200)는 일측으로 발열체(210)가 돌출될 수 있고, 전술한 증발부(100)의 가장자리에는 상면에 체결홀(141)이 오목하게 형성되는 설치대(140)가 돌출될 수 있으며, 설치대(140)는 증발부(100)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성될 수 있다.

이때, 가열부(200)의 발열체(210)는 체결홀(141)에 수직하게 삽입된 상태로 결합되고, 증발부(100)의 가장자리를 따라 다수가 이격된 상태로 배열될 수 있으며, 가열부(200)에 전력이 공급되는 경우 건조실(110)의 내주면이 설정온도로 가열되어 원수(W1)를 증발시킬 수 있다.

교반부(300)는 건조실(110)의 내부로 공급된 원수(W1)를 교반하기 위한 구성으로, 후술 될 제어부(700)와 전기적으로 연결되어 동작(온(ON)/오프(OFF) 등)이 제어될 수 있고, 교반부(300)의 회전 동작에 의해 원수(W1)에 함유된 이물질(S)이 건조실(110)의 내측면과 바닥면에 부착되지 않고 교반될 수 있으며, 교반부(300)의 교반 동작에 의해 건조가 완료된 후 건조실(110)의 바닥면에 잔류하는 이물질(S)이 배출구(120)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이와 같은 교반부(300)는 증발모드와 건조모드 및 배출모드가 진행되는 과정에서 연속적으로 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교반부(300)는 상단과 하단이 건조실(110)의 상단과 하단에 수평회전 가능하게 결합되는 회전축(310)과, 회전축(310)의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 건조실(110)의 바닥면에 밀착된 상태로 회전되는 스크레이퍼(320) 및, 회전축(310)의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 스크레이퍼(320)의 상부에 이격 위치되는 교반 날개(330) 및, 회전축(310)의 상단 또는 하단과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 회전 모터(340)를 포함할 수 있다.

회전축(310)의 하단은 증발부(100)의 하부로 관통되어 회전 모터(340)의 구동축과 기계적으로 연결될 수 있고, 회전 모터(340)는 제어부(700)와 전기적으로 연결되어 동작이 제어될 수 있다. 여기서 회전 모터(340)는 증발부(100)의 하단 또는 인접 구조물에 결합되어 회전축(310)과 직결되거나 별도의 동력전달부재(체인 등, 미도시)에 의해 간접적으로 연결될 수 있다.

스크레이퍼(320)는 건조실(110)의 바닥면에 이물질(S)이 부착되지 않도록 하기 위한 구성으로, 증발모드 및 건조모드로 구동시 건조실(110)의 바닥면에 가라앉은 이물질(슬러지 등, S)이 바닥면에 부착되지 않도록 긁으면서 회전되고, 건조모드 종료 후 배출모드로 구동시 이물질(S)을 배출구(120)를 통해 배출시키는 기능을 갖는다.

이를 위한 스크레이퍼(320)는 회전축(310)의 수직회전중심을 기준으로 방사상으로 다수가 돌출될 수 있고, 스크레이퍼(320)의 하단이 건조로(110)의 바닥면과 밀착된 상태에서 수평하게 회전될 수 있으며, 스크레이퍼(320)가 건조실(110)의 바닥면과 밀착된 상태로 회전되므로 건조모드로 구동시 이물질(W1)이 건조실의 바닥면에 부착되지 않는다.

그리고, 건조모드를 종료한 후 배출모드로 구동시 스크레이퍼(320)가 건조실(110)의 바닥면에 남아있는 이물질(S)을 배출구(120)로 낙하시킬 수 있고, 배출구(120)를 통해 낙하한 이물질(S)은 후술 될 배출부(600)에 의해 지정된 위치로 이송될 수 있다. 즉 스크레이퍼(320)의 회전에 의해 이물질(S)이 함께 회전되면서 배출구(120) 위치에서 낙하하는 구조를 갖는다.

또한, 건조실(110)의 바닥면은 하부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하도록 하향 경사지게 형성될 수 있는데, 이 경우 스크레이퍼(320)는 건조실(110)의 바닥면과 동일 각도로 밀착되도록 회전축(310)과 반대되는 방향으로 상향 경사지게 돌출될 수 있다. 즉 건조실(110)의 하부에 잔류하는 이물질(S)은 자중에 의해 건조실(110)의 경사진 바닥면을 따라 안내되면서 배출구(120)로 집중되므로 이물질(S) 배출 성능을 향상시킬 수 있다.

열교환부(400)는 건조실(110)에서 증발된 증발기체(G)와 열교환에 의해 응축수(W2)를 생산하기 위한 구성으로, 열교환부(400)의 입측이 응축실(410)의 상부와 수평하게 연결되고, 열교환부(400)의 내부에 형성된 응축실(410)이 건조실(110)과 연통된다.

여기서, 열교환부(400)의 내부에는 외부에서 공급된 원수(W1)를 순환시킨 후 열교환기(400)의 외부로 배출시키기 위한 순환라인(420)이 일정길이로 구비된다. 순환라인(420)은 다양한 형태로 벤딩되어 원수(W1)를 응축실(410)의 내부에서 순환시키는 역할을 하고, 응축실(410)의 입측을 통해 출측으로 통과하는 증발기체(G)의 열과 원수(W1)의 온도차이를 이용해 응축수(W2)를 발생시킨다.

또한, 일측의 감지측이 열교환부(400)의 외부를 통해 응축실(410)의 내부로 관통 결합되고, 반대되는 타측에 압력 표시부가 구비되며, 압력 표시부를 통해 응축실(410)의 압력을 외부로 표시하는 압력 게이지(30) 및, 일측의 감지측이 열교환부(400)의 외부를 통해 응축실(410)의 내부로 관통 결합되고, 반대되는 타측에 온도 표시부가 구비되며, 온도 표시부를 통해 응축실(410)의 온도를 외부로 표시하는 온도 게이지(40)를 더 포함할 수 있다. 즉 관리자는 압력 게이지(30)와 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 압력과 온도를 육안으로 확인할 수 있고, 압력 게이지(30)와 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 압력과 온도는 제어부(700)의 표시부를 통해 외부로 표시될 수도 있다.

예를 들어, 증발모드로 구동시 가열부(200)의 열에 의해 건조로(110)의 상부로 증발된 증발기체(G)는 수평하게 이동되면서 응축실(410)로 유입되고, 순환라인(420)을 따라 이동하는 원수(W1)의 온도와 증발기체(G)의 온도차이에 의해 발생된 응축수(W2)는 응축실(410)의 바닥면으로 낙하한다. 이때 응축실(410)의 바닥면으로 낙하한 응축수(W2)는 후술 될 응축수 배출라인(540)을 통해 응축수 저장부(20)로 이동된다.

또한, 본 발명에 따른 증발 농축장치는 열교환부(400)의 출측과 연결되어 응축실(410)을 통과한 증발기체(G)를 외부로 배기시키는 배기라인(560) 및, 배기라인(560)에 설치되어 펌핑 압력을 작용시키는 진공 펌핑부(570)를 더 포함할 수 있으며, 배기라인(560)에는 열교환기(400)로 공기가 역류하지 않도록 체크밸브(50)가 설치될 수도 있다.

진공 펌핑부(570)는 구동시 배기라인(560)을 통해 압력을 배기시켜 건조실(110)과 응축실(410)을 진공 상태로 유지시키기 위한 구성으로, 진공 펌핑부(570)는 후술 될 제어부(700)와 전기적으로 연결되어 동작이 제어될 수 있고, 제어부(700)의 동작 제어에 의해 진공 펌핑부(570)의 펌핑 압력이 가변적으로 제어될 수 있다.

또한, 일측의 감지측이 배기라인(560)에 결합되고, 반대되는 타측에 압력 표시부가 구비되며, 압력 표시부를 통해 배기라인(560)의 내부 압력을 외부로 표시하는 압력 게이지(30) 및, 일측의 감지측이 배기라인(560)에 결합되고, 반대되는 타측에 온도 표시부가 구비되며, 온도 표시부를 통해 배기라인(560)의 내부 온도를 외부로 표시하는 온도 게이지(40)를 더 포함할 수 있다. 즉 관리자는 압력 게이지(30)와 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 압력과 온도를 육안으로 확인할 수 있고, 압력 게이지(30)와 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 압력과 온도는 제어부(700)의 표시부를 통해 외부로 표시될 수도 있다.

제1공급라인(510)은 원수 공급부(10)에 저장된 원수(W1)를 열교환부(400)로 공급하기 위한 구성으로, 제1공급라인(510)의 길이방향 양측이 원수 공급부(10)와 순환라인(420)의 입측에 각각 연결되고, 후술 될 공급 펌핑부(520)를 구동시키는 경우 원수 공급부(10)에 저장된 원수(W1)가 순환라인(420)의 입측을 통해 설정압력으로 공급된다.

여기서, 제1공급라인(510)에는 순환라인(420)을 따라 이동하는 원수(W1)가 역류하지 않도록 체크밸브(50)가 설치될 수도 있으며, 체크밸브(50)는 순환라인(420)의 입측과 공급 펌핑부(520)의 사이 구간에 배치될 수 있다. 즉 체크밸브(50)에 의해 원수가 역류되어 공급 펌핑부(520) 방향으로 이동되지 않고, 원수 공급부(10)의 외부로 이동된 원수(W1)가 원수 공급부(10)로 재유입되지 않는다.

공급 펌핑부(520)는 제1공급라인(510)에 구비되어 원수(W1)를 공급하는 방향으로 펌핑 압력을 작용시키고, 후술 될 제어부(700)와 전기적으로 연결되어 온(ON)/오프(OFF) 동작 등이 제어될 수 있다. 예를 들어 공급 펌핑부(520)를 구동시키는 경우 원수 공급부(10)에 저장된 원수(W1)가 순환라인(420)의 입측을 통해 설정압력으로 공급된다.

제2공급라인(530)은 순환라인(420)의 출측으로 배출되는 원수(W1)를 건조실(110)의 내부로 공급하기 위한 구성으로, 제2공급라인(530)의 길이방향 양측이 순환라인(420)의 출측과 증발부(100)의 일측을 통해 건조실(110)에 각각 연결되고, 공급 펌핑부(520)의 펌핑 압력에 의해 원수(W1)가 이동된다.

예를 들어, 증발모드로 구동시 공급 펌핑부(520)의 펌핑 압력에 의해 원수 공급부(10)의 원수(W1)가 제1공급라인(510)과 순환라인(420) 및 제2공급라인(530)을 통해 건조실(110)로 공급되고, 제2공급라인(530)에 설치된 후술 될 공급밸브(531)는 개방된 상태를 유지한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발 농축장치는 제2공급라인(530)과 원수 공급부(10)를 연결하는 바이패스라인(550)과, 제2공급라인(530)에 개폐 가능하게 구비되고, 증발모드로 구동시 개방되며, 건조모드로 구동시 폐쇄되는 공급밸브(521)와, 바이패스라인(550)에 개폐 가능하게 구비되고, 건조모드로 구동시 개방되며, 증발모드로 구동시 폐쇄되는 바이패스밸브(551) 및, 가열부(200)와 교반부(300)와 공급 펌핑부(520)와 배출부(600)와 공급밸브(531) 및 바이패스밸브(551) 중 하나 이상의 구동을 제어하고, 증발모드와 건조모드를 기설정된 시간동안 순차적으로 실행시키는 제어부(700)를 더 포함할 수 있다.

바이패스라인(550)은 건조모드로 구동시 순환라인(420)의 출측으로부터 제2공급라인(530)으로 이동하는 원수(W1)를 분기시켜 원수 공급부(10)로 재투입시키기 위한 구성으로, 증발모드로 구동되는 동안 바이패스라인(550)은 폐쇄되고, 증발모드가 종료되는 시점에 바이패스라인(550)이 개방되어 순환라인(420)을 통과한 원수(W1)가 원수 공급부(10)로 재투입된다.

공급밸브(521)는 제2공급라인(530)을 개폐시키기 위한 구성으로, 제어부(700)에 의해 개폐 상태가 제어되고, 증발모드로 구동시 (열림) 상태로 전환되며, 증발모드 종료시 (닫힘) 상태로 전환된다. 이때 바이패스라인(550)의 길이방향 일측은 공급밸브(521)와 순환라인(420)을 연결하는 제2공급라인(530)의 일부 구간에 분기된 형태로 연결된다.

바이패스밸브(551)는 바이패스라인(550)을 개폐시키기 위한 구성으로, 제어부(700)에 의해 개폐 상태가 제어되고, 증발모드로 구동시 (닫힘) 상태로 전환되며, 증발모드 종료시 (열림) 상태로 전환된다. 즉 바이패스밸브(551)가 폐쇄된 상태에서는 제2공급하인(530)을 따라 이동하는 원수(W1)가 원수 공급부(10)로 이동하지 않는다.

또한, 일측의 감지측이 제1공급라인(510)과 제2공급라인(530)에 각각 결합되고, 반대되는 타측에 온도 표시부가 구비되며, 온도 표시부를 통해 원수(W1)의 온도를 외부로 표시하는 온도 게이지(40)를 더 포함할 수 있다. 즉 관리자는 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 온도를 육안으로 확인할 수 있고, 온도 게이지(40)를 통해 표시되는 온도는 제어부(700)의 표시부를 통해 외부로 표시될 수도 있다.

응축수 배출라인(540)은 응축실(410)의 하부로 낙하한 응축수(W2)를 응축수 저장부(20)로 이동시키기 위한 구성으로, 길이방향 일측이 열교환부(400)의 외부에서 응축실(410)로 연결되고, 반대되는 타측이 응축수 저장부(20)에 연결된다. 여기서 응축수 배출라인(540)에는 응축수 저장부(20) 방향으로 펌핑 압력을 작용시키기 위한 배출 펌핑부가 더 구비될 수 있고, 배출 펌핑부는 제어부(700)에 의해 구동이 제어될 수 있다. 즉 배출 펌핑부의 펌핑 압력에 의해 응축실(410)의 바닥면으로 낙하한 응축수를 응축수 저장부(20)로 강제 이동시킬 수 있다.

제어부(700)는 가열부(200)와 교반부(300)와 공급 펌핑부(520)와 배출부(600)와 공급밸브(531) 및 바이패스밸브(551) 중 하나 이상의 구동을 제어하기 위한 구성으로, 증발모드와 건조모드 및 배출모드를 기설정된 시간동안 순차적으로 실행시키며, 전원 공급부(미도시)와 전기적으로 연결되어 구동 전력이 공급될 수 있다. 즉 제어부(700)의 구동 제어에 의해 증발과 건조 및 배출 공정이 순차적으로 진행될 수 있다.

또한, 제어부(700)에는 사용자가 각 구성들의 동작을 제어하기 위한 조작부(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있고, 조작부에는 각종 기능을 제어하기 위한 조작 스위치 등이 구비될 수 있으며, 조작부에는 상태 정보(온도, 구동 상태 등)를 외부로 보여주기 위한 표시부(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 2에서처럼 건조모드로 장치가 구동하는 경우 공급밸브(521)가 (닫힘) 상태로 전환되고, 바이패스밸브(551)가 (열림) 상태로 전환된다. 이 상태에서는 공급 펌핑부(520)의 펌핑 압력에 의해 원수 공급부(10)의 원수(W1)가 제1공급라인(510)과 순환라인(420)과 바이패스라인(550)을 통해 원수 공급부(10)로 재투입되는 과정이 연속적으로 진행되며, 이 과정에서 원수(W1)에 남아있는 열을 이용해 응축수(W2)를 생산할 수 있어 에너지를 절감할 수 있다.

한편, 제어부(700)와 전기적으로 연결되고, 증발부(100)의 하중을 감지하기 위한 중량 감지부(800)를 더 포함할 수 있다. 중량 감지부(800)는 설치면에 배치되어 증발부(100)을 하단을 지지할 수 있고, 증발부(100)의 중량을 감지한 후 제어부(700)로 전달하기 위한 중량 감지 센서류를 선택적으로 사용할 수 있다. 즉 중량 감지부(800)의 중량 감지를 통해 증발되지 않는 이물질의 양을 측정할 수 있어 이물질 배출 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다.

배출부(600)는 건조모드가 종료된 후 배출모드로 구동시 배출구(120)의 하부로 낙하하는 이물질(슬러지 등, S)을 건조실(110)의 외부로 강제 배출시키기 위한 구성으로, 배출부(600)가 구동하는 경우에만 배출구(120)를 통해 이물질이 배출되고, 배출부(600)가 구동하지 않는 경우는 배출구(120)의 하방이 폐쇄된 상태를 유지한다.

이를 위한 배출부는 내부에 형성된 유로(611)의 길이방향측 후단이 배출구(120)와 연결되고, 전방영역에 보조 배출구(612)가 형성되는 본체(610)와, 유로(611)의 내부에서 전후방향의 수평회전중심을 기준으로 회전 가능하고, 축방향을 따라 나선을 이루면서 연장되도록 외주면에 나선돌기(621)가 돌출되는 스크류(620) 및, 스크류(620)의 축방향 일측과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 이송 모터(630)를 포함할 수 있다.

본체(610)는 전후방향으로 수평하게 배치되는 것이 바람직하나 본체(610)의 설치 각도는 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하고, 유로(611)의 폭방향은 스크류(620)의 나선돌기(621)가 회전될 수 있도록 원주를 이룰 수 있으며, 본체(610)의 하부로 보조 배출구(612)가 수직하게 관통될 수 있으나 보조 배출구(612)의 관통 방향은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다.

스크류(620)는 배출방향으로 회전시 배출구(120)를 통해 배출되는 이물질(S)을 유로(611)의 전방으로 이동시켜 전방영역의 보조 배출구(612)를 통해 본체(610)의 외부로 강제 배출시킨다.

여기서, 스크류(620)의 축방향 양측은 유로(611)의 전면과 후면에 회전 가능하게 각각 결합될 수 있고, 나선돌기(621)의 돌출된 단부는 유로(611)의 내주면과 밀착된 상태로 회전될 수 있으며, 스크류(620)의 전단은 본체(610)의 전방으로 수평하게 관통되어 후술 될 이송 모터(630)의 구동축과 기계적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 스크류(620)가 회전하는 경우 나선돌기(621)가 회전되면서 본체(610)의 후방으로 유입된 이물질(S)을 전방으로 이동시키고, 본체(610)의 전방영역으로 이동된 이물질(S)은 나선돌기(621)의 회전시 전방으로 작용하는 압력에 의해 압축되면서 보조 배출구(612)를 통해 배출된다. 이때 보조 배출구(612)로부터 배출되는 이물질(S)은 별도의 수거 용기 등에 의해 수건 된 후 처리 장소로 이동될 수 있다.

이송 모터(630)는 스크류(620)의 축방향에 회전력을 전달하기 위한 구성으로, 제어부(700)와 전기적으로 연결된 상태에서 구동이 제어될 수 있고, 이송 모터(630)의 전면으로 돌출된 구동축이 본체(100)의 전방으로 관ㅌ오된 스크류(620)의 전단과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달할 수 있다.

예를 들어, 이송 모터(630)는 본체(610)의 전면에 결합될 수 있고, 이송 모터(630)의 구동축이 스크류(620)의 전단과 동일 축 선상으로 직접적으로 연결될 수 있다. 반면 이송 모터(630)는 본체(610)의 전면 또는 인접 구조물(미도시)에 결합될 수 있고, 이송 모터(630)의 구동축이 별도의 동력전달부재(미도시)에 의해 스크류(620)의 전단과 간접적으로 연결될 수도 있다.

본 발명에 따른 증발 농축장치는 길이방향 일측이 응축실(410)의 내부로 연결되고, 반대되는 타측이 열교환부(400)의 외부로 연장되는 압력배출라인(910) 및, 압력배출라인(910)에 구비되어 제어부(700)에 의해 개폐 상태가 제어되는 압력배출밸브(920)를 더 포함할 수 있다.

압력배출밸브(920)는 공정 내에서 응축실(410)의 진공을 완화하거나 없애기 위한 구성으로, 압력배출밸브(920)에 의해 개폐 상태가 가변될 수 있으며, 압력배출밸브(920)는 제어부(700)에 의해 개폐 상태가 제어될 수 있다. 즉 응축실(410)의 압력을 배출시켜야 하는 경우 압력배출밸브(920)를 개방시켜 압력배출라인(910)을 통해 압력을 배출시킬 수 있고, 응축실(410)의 내부 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발 농축장치는 도 6에서처럼 길이방향 일측이 응축수 저장부(20)에 연결되고, 반대되는 타측이 원수 저장부에 연결되는 리턴라인(940) 및, 리턴라인(940)에 구비되고, 제어부(700)에 의해 구동이 제어되며, 응축수 저장부(20)에 저장된 응축수(W2)의 추가적인 재생 과정이 필요한 경우 원수 공급부(10) 방향으로 펌핑 압력을 작용시키는 리턴 펌핑부(950)를 더 포함할 수 있다. 즉 응축수 저장부(20)에 저장된 응축수(W2)의 수질이 설정 기준치에 미달하는 경우 반복적인 재생 과정을 수행할 수 있다.

또한, 응축수 저장부(20)의 내부에는 응축수(W2)의 수질을 측정하기 위한 수질 감지부(960)가 더 구비될 수 있으며, 수질 감지부(960)는 수질 감지 센서 등을 사용할 수 있다. 이때 수질 감지부(960)는 제어부(700)와 전기적으로 연결되어 수질 측정값을 실시간으로 전달할 수 있고, 수직 감지부(960)의 측정 정보는 제어부(700)의 표시부를 통해 외부로 표시될 수 있으며, 제어부(700)는 수질 감지부(960)로부터 전달되는 측정값이 기설정된 기준값을 벗어나는 경우 리턴 펌핑부(950)를 구동시켜 응축수 저장부(20)에 저장된 응축수(W2)를 원수 공급부(10)로 재투입시킬 수 있다.

즉, 응축수 저장부(20)에 저장된 응축수(W2)의 수질이 설정 기준치에 미달하는 경우 생산된 응축수(W2)를 원수 공급부(10)로 재투입시킨 후, 증발과 건조 및 배출 공정을 반복적으로 진행시켜 응축수(W2)의 이물질(S)을 추가적으로 제거할 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 증발 및 열교환 공정을 통해 처리대상 원수(폐수, 해수 등, W1)를 재생함으로써, 폐수, 용수 재활용 사이클에 의한 용수 절감, 폐수 처리수의 방류 차단에 의한 환경보호 효과로 수자원을 보호와 물부족에 기여할 수 있고, 하나의 장비 내에서 증발과 건조 및 배출 공정이 연속적으로 진행되므로 원수(W1) 처리 시간을 단축함과 아울러 장비의 구성, 설치 비용, 운영비를 대폭 절감할 수 있으며, 처리대상 원수(W1)의 열을 이용해 응축수를 추가적으로 생산할 수 있어 에너지를 절감할 수 있다.

그리고, 본 발명은 건조 완료시 건조실에 남아있는 이물질의 부착을 방지할 수 있어 장비의 문제 발생 요인(부식, 열교환 저하 등)을 제거할 수 있고, 이물질 부착으로 인한 유지 관리의 번거로움을 해소할 수 있으며, 중량 감지부의 중량 감지를 통해 증발되지 않는 이물질의 양을 측정할 수 있어 이물질 배출 타이밍을 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 본 발명은 증발 농축과 건조가 필요한 모든 분야(폐수 처리, 해수 담수화, 탄산칼슘이나 파우더를 생산하는 화학공정의 건조 분야 등)에 활용이 가능하므로 에너지 이용효율 극대화, 설비설치비 절감, 설비와 이용의 단순화 등의 이점이 있고, 시간당 1톤 미만의 설비에도 적용 가능하지만 시간당 10톤 이상의 대형 설비에도 적용 가능하며, 소형의 장치로 고농도 총 질소 성분폐수, 난분해성 COD 성분 폐수, 고농도 SS 성분폐수 등을 처리할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 증발 농축장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 원수 공급부 20: 응축수 저장부
30: 압력 게이지 40: 온도 게이지
50: 체크밸브 100: 증발부
110: 건조실 120: 배출구
130: 표시창 140: 설치대
141: 체결홀 200: 가열부
210: 발열체 300: 교반부
310: 회전축 320: 스크레이퍼
330: 교반 날개 340: 회전 모터
400: 열교환부 410: 응축실
420: 순환라인 510: 제1공급라인
520: 공급 펌핑부 530: 제2공급라인
531: 공급밸브 540: 응축수 배출라인
550: 바이패스라인 551: 바이패스밸브
560: 배기라인 570: 진공 펌핑부
600: 배출부 610: 본체
611: 유로 612: 보조 배출구
620: 스크류 621: 나선돌기
630: 이송 모터 700: 제어부
800: 중량 감지부 910: 압력배출라인
920: 압력배출밸브 940: 리턴라인
950: 리턴 펌핑부 960: 수질 감지부
G: 증발기체 S: 이물질
W1: 원수 W2: 응축수

Claims (5)

1. 원수 공급부로부터 내부의 건조실로 원수가 공급되고, 상기 건조실의 하부에 배출구가 형성되는 증발부;
   상기 증발부에 설치되고, 구동시 설정온도로 가열되어 상기 원수를 증발시키는 가열부;
   상기 건조실의 내부로 투입된 원수를 회전 교반하는 교반부;
   상기 건조실의 상부와 내부의 응축실이 연통되고, 상기 건조실에서 전달되는 증발기체와 내부의 순환라인을 따라 이동하는 원수를 열교환시키면서 출측으로 배출시키는 열교환부;
   상기 원수 공급부와 상기 순환라인의 입측을 연결하고, 상기 원수 공급부의 원수를 상기 순환라인의 입측으로 투입시키는 제1공급라인;
   상기 제1공급라인에 구비되어 펌핑 압력을 작용시키는 공급 펌핑부;
   상기 순환라인의 출측과 상기 건조실을 연결하고, 상기 순환라인을 통과한 원수를 상기 건조실로 투입시키는 제2공급라인;
   상기 응축실과 외부의 응축수 저장부를 연결하고, 상기 응축실에서 발생된 응축수를 상기 응축수 저장부로 이동시키는 응축수 배출라인; 및
   상기 배출구의 하부에 연결되고, 배출모드로 구동시 상기 배출구의 하부로 배출되는 이물질을 외부로 배출시키는 배출부;를 포함하되,
   상기 제2공급라인과 상기 원수 공급부를 연결하는 바이패스라인과,
   상기 제2공급라인에 개폐 가능하게 구비되고, 증발모드로 구동시 개방되며, 건조모드로 구동시 폐쇄되는 공급밸브와,
   상기 바이패스라인에 개폐 가능하게 구비되고, 증발모드로 구동시 폐쇄되며, 건조모드 구동시 개방되는 바이패스밸브 및,
   상기 가열부와 상기 교반부와 상기 공급 펌핑부와 상기 배출부와 상기 공급밸브 및 상기 바이패스밸브 중 하나 이상의 구동을 제어하고, 상기 증발모드와 상기 건조모드 및 상기 배출모드를 기설정된 시간동안 순차적으로 실행시키는 제어부를 더 포함하며,
   상기 건조실의 바닥면은,
   하부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하도록 하향 경사지게 형성되며,
   상기 교반부는,
   상단과 하단이 상기 건조실의 상단과 하단에 수평회전 가능하게 결합되는 회전축과,
   상기 회전축의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 상기 건조실의 바닥면에 밀착된 상태로 회전되는 스크레이퍼와,
   상기 회전축의 수직회전중심을 기준으로 방사상에 하나 이상으로 돌출되고, 상기 스크레이퍼의 상부에 이격 위치되는 교반 날개 및,
   상기 회전축의 상단 또는 하단과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 회전 모터를 포함하며,
   상기 증발부의 일측에는 관리자가 상기 건조실의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 표시창이 구비되고, 상기 증발부와 상기 열교환부의 두께 내에는 단열층이 설정두께로 구비되며,
   상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 증발부의 하중을 감지하기 위한 중량 감지부를 포함하며, 상기 중량 감지부는 설치면에 배치되어 상기 증발부의 하단을 지지하고, 상기 증발부의 중량을 감지한 후 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 증발 농축장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 배출부는,
   내부에 형성된 유로의 길이방향측 후단이 상기 배출구와 연결되고, 전방영역에 보조 배출구가 형성되는 본체와,
   상기 유로의 내부에서 전후방향의 수평회전중심을 기준으로 회전 가능하고, 축방향을 따라 나선을 이루면서 연장되도록 외주면에 나선돌기가 돌출되는 스크류 및,
   상기 스크류의 축방향 일측과 기계적으로 연결되어 회전력을 전달하는 이송 모터를 포함하며,
   상기 스크류는,
   배출방향으로 회전시 상기 배출구를 통해 배출되는 이물질을 상기 유로의 전방으로 이동시켜 상기 보조 배출구를 통해 상기 본체의 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 증발 농축장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 열교환부의 출측과 연결되어 상기 응축실을 통과한 증발기체를 외부로 배기시키는 배기라인 및,
   상기 배기라인에 설치되어 펌핑 압력을 작용시키는 진공 펌핑부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발 농축장치.

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