KR19990027620A - 탈염기 배출수 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 탈염기 배출수 처리 시스템은 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일성분을 제거하기 위한 슬롭 오일 세퍼레이터(1), 상기 슬롭 오일 세퍼레이터로부터 배출된 물의 에멀젼 상태의 오일을 납사를 이용하여 제거하기 위한 WSR 세퍼레이터(2), 상기 WSR 세퍼레이터로부터 배출된 물로부터 H2S와 NH3를 제거하기 위한 워터 스트리퍼(4), 상기 워터 스트리퍼로부터 배출된 물로부터 페놀, 부유물질(suspended solids), 기타의 무기물질을 활성탄을 이용하여 제거하기 위한 반응조(5), 및 상기 반응조로부터 배출된 물에 음이온 응집제를 투입하여 체류시킴으로써 슬러지와 재활용수로 분리하기 위한 체류조(6)로 이루어진다. 탈염기와 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 또는 상기 WSR 세퍼레이터(2)와 워터 스트리퍼(4) 사이에는 탈염기에서 사고가 발생하였을 때 운전의 안전성을 위하여 완충 역할을 할 수 있도록 버퍼 탱크(buffering tank)(3)가 설치될 수 있다. 상기 반응조(5)에는 활성탄이 투입되며 활성탄이 함유된 물을 교반하기 위한 교반기(14)가 설치되거나 또는 에어(air)로써 교반하기 위한 에어 공급장치(15)가 설치된다.

Description

탈염기(desalter) 배출수 처리 시스템
제1도는 본 발명에 따른 탈염기 배출수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 슬롭(slop) 오일 세퍼레이터(separator)
2 : WSR 세퍼레이터 3 : 버퍼 탱크(buffering tank)
4 : 워터 스트리퍼(water stripper)
5 : 반응조 6 : 체류조
11, 12 : 분배장치(distributor) 13 : 사이드 세틀러(side settler)
14 : 교반기 15 : 에어(air) 공급장치
발명의 분야
본 발명은 원유 중에 함유된 염성분을 탈염하는 탈염기(desalter)에서 배출되는 배출수(effluent water)를 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 탈염기로부터 배출되는 배출수에 함유된 오일(oil) 성분, 가스성분 등을 제거하고 COD를 낮춰서 재활용수로 활용할 수 있도록 배출수를 처리하기 위한 시스템이다.
발명의 배경
일반적으로 원유는 NaCl, MgCl2, CaCl2와 같은 다양한 종류의 염을 함유하고 있다. 따라서 이러한 염들은 탈염기(desalter)를 이용하여 제거되어야 한다. 원유내의 염을 제거하기 위하여 탈염기에는 많은 양의 탈가스 워터(degassed water)가 사용된다. 원유 속의 염을 제거하여 탈염기로부터 배출되는 물을 배출수(effluent water)라 하며, 이러한 배출수는 원유 속에 함유되어 있던 각종 염을 비롯하여, 오일(oil) 성분, 페놀, H2S, NH3등이 함유되어 있다. 배출수는 상기와 같이 각종 염, 오일, 기타 성분을 포함하고 있기 때문에 COD가 매우 높은 수준이다. 따라서 배출수는 폐수로 취급되어 폐수처리장으로 보내져 생물학적 처리시설 등에 의해 고도처리되고 있다. 일반적으로 정유공장에서 발생하는 배출수는 전체 공정에서 발생하는 폐수의 약 30~60%를 차지하고 있기 때문에 이 배출수의 처리는 폐수처리 규모와 그 처리비용 등에 있어서 상당히 중요하게 인식되고 있다.
물중에 기름 성분을 제거하기 위한 처리 시스템의 하나가 일본의 Nippon Oil Eng. Construction Co.에 의하여 개발되었으며, 이 시스템은 슬롭 오일 세퍼레이터(slop oil separator)와 WSR(whole straight run) 세퍼레이터로 구성되어 있는 시스템(이하 'NECC 시스템'이라 함)이다. 이와 같은 NECC 장치를 이용하여 탈염기의 배출수중 오일제거는 가능하나 COD성분이나 H2S, NH3등 가스 성분이 포함되어 있어서 탈염기 배출수의 완전처리는 가능하지 않다.
본 발명자들은 탈염기로부터 배출된 배출수를 처리하여 바다로 방류하거나 재활용수로 활용할 수 있는 본 발명의 배출수 처리 시스템을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 탈염기로부터 배출된 배출수를 재활용할 수 있도록 처리하기 위한 새로운 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탈염기로부터 배출된 배출수를 폐수처리장으로 보내서 처리하지 않고 바다로 방류하거나 재활용할 수 있도록 처리하기 위한 새로운 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탈염기로부터 배출된 배출수를 폐수처리장으로 보내지 않음으로써 폐수처리 비용을 절감할 수 있고, 재활용할 수 있도록 함으로써 수자원을 경제적으로 활용할 수 있는 배출수 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 탈염기 배출수 처리 시스템은 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일성분을 제거하기 위한 슬롭 오일 세퍼레이터(1), 상기 슬롭 오일 세퍼레이터로부터 배출된 물의 에멀젼 상태의 오일을 납사를 이용하여 제거하기 위한 WSR 세퍼레이터(2), 상기 WSR 세퍼레이터로부터 배출된 물로부터 H2S와 NH3를 제거하기 위한 워터 스트리퍼(4), 상기 워터 스트리퍼로부터 배출된 물로부터 페놀, 부유물질(suspended solids), 기타의 COD를 제거하기 위한 활성탄을 이용하여 제거하기 위한 반응조(5), 및 상기 반응조로부터 배출된 물에 음이온 응집제를 투입하여 체류시킴으로써 슬러지와 재활용수로 분리하기 위한 체류조(6)로 이루어진다.
탈염기와 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 또는 상기 WSR 세퍼레이터(2)와 워터 스트리퍼(4) 사이에 탈염기에서 사고가 발생하였을 때 운전의 안정성을 위하여 완충 역할을 할 수 있도록 버퍼 탱크(buffering tank)(3)가 설치될 수 있다.
상기 반응조(5)에는 활성탄이 투입되며 활성탄이 함유된 물을 교반하기 위한 교반기(14)가 설치되거나 또는 에어(air)로써 교반하기 위한 에어 공급장치(15)가 설치된다.
본 발명에 따른 탈염기 배출수의 처리 방법은 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일성분을 슬롭 오일 세퍼레이터(1)에서 제거하고, 상기 슬롭 오일 세퍼레이터에서 배출된 물의 에멀젼 상태의 오일을 납사를 이용하여 WSR 세퍼레이터로부터 배출된 물의 H2S와 NH3를 워터 스트리퍼(4)에 제거하고, 상기 워터 스트리퍼로부터 배출된 물을 반응조(5)에서 활성탄과 반응시키고, 그리고 상기 반응된 혼합물을 음이온 응집제를 이용하여 체류조(6)에서 물과 슬러지로 분리하는 단계로 이루어진다.
상기 탈염수 배출수의 처리 방법은 에멀젼 상태의 오일을 WSR 세퍼레이터에서 제거한 후 버퍼 탱크(3)에서 완충시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 탈염수 배출수의 처리 방법은 워터 스트리퍼로부터 배출된 물을 반응조에서 활성탄과 반응시키는 단계가 교반기(14)에 의하여 교반되는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 탈염수 배출수의 처리 방법은 워터 스트리퍼로부터 배출된 물을 반응조에서 활성탄과 반응시키는 단계가 에어 공급장치(15)에 의하여 교반되는 단계를 더 포함한다.
이하 첨부도면을 참고로 본 발명의 상세한 내용을 하기에 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
원유는 일반적으로 NaCl, MgCl2, CaCl2와 같은 각종 염을 함유하고 있고 이러한 염들은 탈염기(desalter)에서 제거된다. 탈염기에서 원유내의 염을 제거한 배출수는 각종 염을 비롯하여, 오일성분, 페놀, H2S, NH3, 기타 유기 및 무기 불순물을 함유한다. 이 배출수는 이제까지 1차적인 물리적 폐수처리 과정을 거친 후 최종적으로 생물학적 폐수처리장으로 보내져서 처리되어 바다로 방류시킨다.
본 발명에서는 탈염기의 배출수를 처리하여 재활용할 수 있는 시스템 및 그 처리 방법을 제공하기 위한 것이다. 제1도는 본 발명에 따른 탈염기 배출수 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
우선 탈염기로부터 배출수는 슬롭 오일 세퍼레이터(1)로 유입된다. 배출수(1)는 분배장치(distributor)(11)를 통하여 유입되고, 유입된 배출수는 비중차이를 이용하여 비중이 낮은 오일 성분은 세퍼레이터(1)의 상층부로 이동하여 슬롭 오일 탱크로 배출되고, 비중이 높은 물성분은 하층부에 잔류하여 펌프(도시되지 않음)로써 WSR 세퍼레이터(2)로 이송시킨다.
WSR 세퍼레이터(2)를 유입되는 물은 분배장치(12)를 통하여 유입된다. WSR 세퍼레이터에서 물을 납사와 혼합되고, 납사는 사이드 세틀러(side settler)(13)에 의하여 WSR 세퍼레이터 내부로 순환되고, 부족한 납사는 외부에서 보충된다. WSR 세퍼레이터의 상부에는 디에타나이저 가스(deethanizer gas)가 주입되는 내부의 압력을 조절할 수 있도록 한다. WSR 세퍼레이터에서는 에멀젼 상태로 존재하는 오일 성분을 납사를 이용하여 제거할 수 있다.
WSR 세러페이터(2)에서 처리된 물은 워터 스트리퍼(4)로 유입된다. 워터 스트리퍼에서는 통상 가열에 의하여 H2S 및 NH3와 같은 가스성분을 물로부터 제거한다. 워터 스트리퍼에서 처리된 물은 COD가 약 100 정도로서 바다 방류조건인 30 보다 크기 때문에 바다로 방류할 수 없고 폐수처리장으로 보내져서 다시 처리하게 된다. 본 발명에서는 이 워터 스트리퍼를 통과한 물을 다시 처리하여 폐수처리장으로 보내지 않고 바다로 직접 방류하거나 재활용수로 활용할 수 있도록 고안된 것이다.
본 발명에서는 WSR 세퍼레이터(2)로부터 나온 물을 워터 스트리퍼(4)로 이송시키기 전에 버퍼 탱크(3)를 통과시킨다. 이 버퍼탱크는 탈염기와 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 설치될 수도 있다. 버퍼 탱크(3)를 통과시키는 이유는 탈염기에서 사고가 발생하여 예측하지 못한 배출수가 워터 스트리퍼(4)로 유입되는 것을 방지하여 본 발명의 처리 시스템을 안전하게 운전하고자 하는 것이다. 버퍼 탱크(3)는 탈염기와 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 또는 WSR 세퍼레이터(2)와 워터 스트리퍼(4) 사이에 설치되는 일종의 완충장치이다.
워터 스트리퍼(4)를 통과한 물은 반응조(5)로 유입된다. 이 때 활성탄을 투입하여 물과 반응시킨다. 활성탄은 반응조(5)에 직접 투입되거나 반응조(5)로 유입되는 물과 함께 유입된다. 활성탄은 페놀, 부유 물질(suspended solids), 기타의 유기물 및 무기물을 제거하여 COD를 현저하게 낮게 할 수 있다. 즉 활성탄은 모든 불순 오염물질을 흡착하여 제거시킬 수 있다. 본 발명에서 사용되는 활성탄은 350 메쉬 이하의 입도를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 활성탄이 이 분말 또는 액체 상태로 반응조에 투입되어 물과 혼합된다. 반응조(5)내의 물은 교반기(14)에 의하여 교반되거나 또는 에어 공급장치(15)를 통하여 반응조(5) 내의 하부에서 에어를 공급하여 교반시키는 것이 바람직하다. 반응조에서의 물의 체류시간은 약 30분 정도로 유지하는 것이 바람직하다.
반응조(5)에서 처리된 물은 체류조(6)로 이송된다. 이때 음이온 응집제가 투입된다. 음이온 응집제에 의하여 활성탄 성분은 체류조(6)내에서 슬러지가 형성되어 체류조(6) 하부에 적층된다. 물은 체류조(6) 상부에서 배출되어 바다로 방류되거나 재활용수로 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 대표적인 음이온 응집제로는 폴리아크릴아미이드가 있다. 체류조(5)에서의 물의 체류시간은 약5분 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 체류조 하부에 적층된 슬러지는 주기적 배출시킨다. 슬러지의 주성분은 오염물질을 함유한 활성탄이기 때문에 활성탄을 재생하기 위하여 재활용될 수 있다. 체류조를 통과한 물은 COD가 약 15~20의 범위로써 바다방류를 위한 COD 법적 기준인 30보다 낮기 때문에 직접 바다로 방류할 수 있고, 종래의 EDR(Electrodialysis Reversal) 처리를 하여 재활용수를 생산할 수 있다.
본 발명의 탈염기 배출수의 처리방법은 다음과 같다. 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일 성분을 비중 차이를 이용하여 슬롭 오일 세퍼레이터(1)에서 제거한다.
오일성분이 제거된 물은 에멀젼 상태의 오일성분이나 기타 부유물질을 함유하고 있기 때문에 납사를 이용하여 WSR 세퍼레이터(2)에서 이들을 제거한다.
WSR 세퍼레이터에서 처리된 물은 워터스트리퍼(4)내에서 가열되어 H2S, NH3와 같은 기체성분을 제거한다. 워터스트리퍼(4)에서 처리하기 전에 버퍼 탱크(3)를 통과시켜 탈염기에서 발생하는 사고에 대비하여 안전하게 운전할 수 있다. 이 버퍼 탱크는 탈염기와 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 설치될 수도 있다.
워터 스트리퍼에서 처리된 물은 반응조(5)에서 활성탄과 반응시킨다. 활성탄과 반응시킴으로써 잔류하는 대부분의 오염불순물질을 흡착시킬 수 있다. 반응조에서는 약 30분간 체류시키는 것이 바람직하며 교반기(14)로써 교반시키거나 에어공급장치(15)로써 에어를 공급하여 교반시키는 것이 바람직하다.
반응조에서 처리된 물은 체류조(6)로 보내진다. 이때 음이온 응집제가 투입된다. 체류조(6)에서는 약 5분간 체류되면서 슬러지와 처리된 물로 분리된다.
본 발명의 탈염기 배출수 처리 시스템은 탈염기로부터 배출된 배출수를 폐수처리장으로 보내지 않고 직접 바다로 방류하거나 재활용할 수 있는 정도로 처리함으로써 폐수처리 비용을 절감하고 수자원을 경제적으로 활용할 수 있다는 점에 있어서 그 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

  1. 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일성분을 제거하기 위한 슬롭 오일 세퍼레이터(1); 상기 슬롭 오일 세퍼레이터로부터 배출된 물의 에멀젼 상태의 오일을 납사를 이용하여 제거하기 위한 WSR 세퍼레이터(2); 상기 WSR 세퍼레이터로부터 배출된 물로부터 H2S와 NH3를 제거하기 위한 워터 스트리퍼(4); 상기 워터 스트리퍼로부터 배출된 물로부터 페놀, 부유물질(suspended solids), 기타의 무기물질을 활성탄을 이용하여 제거하기 위한 반응조(5); 및 상기 반응조로부터 배출된 물에 음이온 응집제를 투입하여 체류시킴으로써 슬러지와 재활용수로 분리하기 위한 체류조(6);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈염기와 상기 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 또는 상기 WSR 세퍼레이터(2)에서 처리된 물이 상기 워터 스트리퍼(4)로 유입되기 전에 완충역할을 할 수 있는 버퍼 탱크(3)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응조(5)에는 활성탄이 함유된 물을 교반하기 위한 교반기(14)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응조(5)에는 활성탄이 함유된 물을 교반하기 위한 에어공급장치(15)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리 시스템.
  5. 탈염기로부터 배출된 배출수의 오일성분을 슬롭 오일 세퍼레이터(1)에서 제거하고; 상기 슬롭 오일 세퍼레이터에서 배출된 물의 에멀젼 상태의 오일을 납사를 이용하여 WSR 세퍼레이터(2)에서 제거하고; 상기 WSR 세퍼레이터로부터 배출된 물의 H2S와 NH3를 워터 스트리퍼(4)에서 제거하고; 상기 워터 스트리퍼로부터 배출된 물을 반응조(5)에서 활성탄과 반응시키고; 그리고 상기 반응된 혼합물을 음이온 응집제를 이용하여 체류조(6)에서 물과 슬러지로 분리하는; 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 탈염기와 상기 슬롭 오일 세퍼레이터(1) 사이에 또는 상기 WSR 세퍼레이터(2)에서 처리된 물이 상기 워터 스트리퍼(4)로 유입되기 전에 버퍼 탱크(3)에서 완충시키는 단계를 더 행하는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 반응조(5)에서 활성탄이 함유된 물을 교반기(14)에 의하여 교반시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 반응조(5)에서 활성탄이 함유된 물을 에어공급장치(15)에 의하여 교반시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 반응조(5)에서의 처리단계가 약 30분간 행해지는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 체류조(6)에서의 처리단계가 약 5분간 행해지는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 활성탄이 350 메쉬 이하의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
  12. 제5항에 있어서, 상기 음이온 응집제가 롤리아크릴아마이드인 것을 특징으로 하는 탈염기 배출수의 처리방법.
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