KR20040087365A - 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유물 또는 용해성 물질이 다량으로 포함된 식품폐수, 약품폐수 또는 축산폐수 등과 같이 농도 및 밀도가 높은 고농도의 하폐수를 대량으로 연속처리하기 위한 장치를 제공한다. 이 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치는 하폐수 탱크, 증발조, 전극가열 유니트, 증발수 처리 유니트 및 슬러지 처리 유니트를 구비하여 이루어진다. 하폐수 탱크는 처리하고자 하는 하폐수가 수용되고, 증발조는 하폐수 탱크로부터 하폐수가 하측으로 유입되어 일정량 수용되도록 한다. 전극가열 유니트는 증발조내에 수용된 하폐수내로 다수개의 전극이 일정 깊이로 담기도록 증발조내에 설치되어 전기분해 및 가열에 의해 증발조내에 수용되는 하폐수를 증발시키고, 증발수 처리 유니트는 증발조로부터 발생된 증기를 응축시켜서 배출시키며, 슬러지 처리 유니트는 증발조에서 발생된 슬러지를 농축시켜서 배출시킨다.

Description

고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치{APPARATUS FOR DISPOSING HYPERBARIC WASTE WATER}

본 발명은 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 부유물 또는 용해성 물질이 다량으로 포함된 식품폐수, 약품폐수 또는 축산폐수 등과 같이 농도 및 밀도가 높은 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명자는 특허출원 제10-2002-0072891호를 통해 전기분해법을 적용한 증발식 폐수처리장치를 제안한 바 있다. 이와 같은 폐수처리장치는 기존 보일러를 이용하는 폐열스팀 가열방식, 히터펌퍼를 이용하여 진공감압 상태에서 증발시키는 방식 또는 화염직접 가열방식 등과 달리 전기분해법과 저온증발법을 적용하여 에너지 효율을 향상시키면서 고농도의 하폐수를 효과적을 처리할 수 있도록 하였다. 이와 같은 본 발명자의 선출원에 따른 폐수처리장치는 비교적 간단한 구성을 통해 소규모의 하폐수처리 설비가 가능하다는 장점이 있고, 희석을 위한 물을 사용하지 않는다는 공정상의 많은 장점이 있으며, 독성이 강하고 처리장치의 흐름에 영향을 주지 않는 폐수의 경우 그 적용성이 우수한 장점이 있다.

그러나 이와 같은 본 발명자에 의한 선출원은 기존 증발식 폐수처리장치에 비해 많은 장점이 있지만, 하폐수를 처리장치의 각 구성으로 순환시키면서 처리되도록 하는 특성상 처리장치의 흐름에 영향을 주는 간장류 폐수, 축산 폐수 또는 분뇨와 같이 고농도, 고밀도의 폐수를 대량으로 연속처리해야 하는 설비에는 적용이곤란하였다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 본 발명자가 선출원한 특허출원 제10-2002-0072891호의 기대효과인 에너지효율의 향상과 처리수의 균일한 품질유지 및 관리보수의 편리 등의 장점을 유지하면서 고농도, 고밀도의 하폐수를 대량으로 연속처리하여 효과적인 처리효율을 얻을 수 있는 새로운 형태의 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 블록다이어그램;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치의 구성을 보여주는 도면;

도 3은 도 2에서 증발기에 전극이 설치되는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치

20 : 증발조 30 : 전극가열 유니트

32 : 제어부 40 : 증발수 처리 유니트

50 : 내부 응축기 52 : 제 1 응축수 탱크

60 : 외부 응축기 62 : 제 2 응축수 탱크

72 : 냉각기 74 : 냉각수 저장조

76 : 냉각수 라인 80 : 슬러지 처리 유니트

82 : 슬러지 석출용 탱크 84 : 슬러지 배출밸브

90 : 탈수기 100 : 혼합기

110 : 슬러지 반송라인 200 : 하폐수 탱크

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 부유물 또는 용해성 물질이 다량으로 포함된 식품폐수, 약품폐수 또는 축산폐수 등과 같이 농도 및 밀도가 높은 고농도의 하폐수를 대량으로 연속처리하기 위한 장치를 제공한다. 이 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치는 하폐수 탱크, 증발조, 전극가열 유니트, 증발수 처리 유니트 및 슬러지 처리 유니트를 구비하여 이루어진다. 이와 같은 본 발명의 기술적 구성에서 하폐수 탱크는 처리하고자 하는 하폐수가 수용되고, 증발조는 상기 하폐수 탱크로부터 하폐수가 하측으로 유입되어 일정량 수용되도록 한다. 전극가열 유니트는 상기 증발조내에 수용된 하폐수내로 다수개의 전극이 일정 깊이로 담기도록 하고 상기 증발조내에 설치되어 전기분해 및 가열을 통해 상기 증발조내에 수용되는 하폐수를 증발시키고, 증발수 처리 유니트는 상기 증발조로부터 발생된 증기를 응축시켜서 배출시키며, 슬러지 처리 유니트는 상기 증발조에서 발생된 슬러지를 농축시켜서 배출시킨다.

이와 같은 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치는 그 바람직한 실시예와 같이 상기 증발수 처리 유니트는 상기 전극가열 유니트의 상부에 위치되도록 상기 증발조내에 설치되어 상기 전극가열 유니트에 의해 증발되는 증기중 수분을 응축하여 외부로 배출되도록 하는 내부 응축기 및 상기 증발조의 외부에 설치되고, 상기 증발조의 상부로 접속되어 물보다 비등점이 낮은 물질의 증기를 응축하여 외부로 배출되도록 하는 외부 응축기를 구비할 수 있다. 또한 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치에서 상기 증발수 처리 유니트는 냉각수가 상기 외부 응축기를 통해 상기 내부 응축기를 순환하도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치 및 그 바람직한 실시예의 장치에서 상기 슬러지 처리 유니트는 상기 증발조의 하측에 직렬로 연결되어 중력작용에 의해서 비중이 큰 슬러지가 침강되도록 하는 슬러지 석출용 탱크를 구비할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 블록다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)는 증발조(20), 전극가열 유니트(30), 증발수 처리 유니트(40), 슬러지 처리 유니트(80), 하폐수 탱크(200)를 구비하는 기술적 구성으로 이루어진다. 여기서 본 발명의 기술적 특징은 증발조(20)내에 처리하고자 하는 하폐수를 수용하고, 이 증발조(20)내에 수용된 하폐수내로 다수개의 전극이 일정 깊이로 담기도록 전극가열 유니트(30)를 증발조(20)내에 설치하여 전기분해를 이용해 하폐수를 증발처리하도록 하며, 발생된 증발수는 증발수 처리 유니트(40)를 사용하여 외부로 배출하도록 하고, 발생된 슬러지는 슬러지 처리 유니트(80)를 사용하여 외부로 배출되도록 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)는 기존 증발법을 적용하는 하폐수 처리장치에 비해 원등한 처리효과를 기대할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치는 기존 증발농축처리장치의 처리효율 문제점과 에너지효율 문제점을 극복하면서도 본 발명자가 선출원한 특허출원 제10-2002-0072891호의 장점을 그대로 유지하고 고농도, 고밀도의 하폐수를 대량으로 연속처리할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 폐수처리설비의 구성이 비교적 간단하고, 간장류폐수, 축산폐수 및 분뇨 등과 같이 고농도의 폐수를 소규모의 설비로도 우수한 처리효율을 얻을 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 및 도 3에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 및 도 3에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 주 요소들의 접속 또는 연결을 위한 관로, 하폐수 또는 처리수의 유입 및 배수를 위한 관로, 전기적인 접속 또는 연결을 위한 라인, 하폐수, 냉각수 또는 처리수(증기) 등을 순화 또는 이송시키기 위한 펌프 등의 순환 또는 이송장치 등의 도시는 간략히 하거나 생략하였으며, 기본적인 하폐수 처리장치에서 이 분야의 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 구성요소들의 도시는 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.특히, 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 접속 또는 연결되는 요소들 사이의 표현이 개략적으로 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2에서 증발기에 전극이 설치되는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)는 증발조(20)내에 전극가열 유니트(30)가 증발조(20)내에 수용된 하폐수에 일정한 깊이로 담기도록 설치된다. 증발조(20)는 하부 몸체(22)와 상부 몸체(24)로 이루어지고 전극가열 유니트(30)는 상부 몸체(24)와 하부 몸체(22)의 중간 부분에 설치된다. 물론 이와 같은 증발조(20)의 구성은 이 분야의 종사자들이 다양한 형태로 구성할 수 있을 것이고, 전극가열 유니트(30)의 설치 위치 및 그 구성은 본 발명의 기술사상 아래 다양하게 적용할 수 있을 것이다.

도 3에서 도시한 바와 같이 전극가열 유니트(30)는 일정한 길이로 설치되고 일정한 간격으로 일렬로 설치되는 다수개의 전극들로 이루어진다. 이와 같은 전극가열 유니트(30)를 통한 폐수처리의 원리는 주지된 전기분해 및 가열에 의해서 이루어진다. 이 전극가열 유니트(30)는 제어부(32)에 의해서 조절되는데, 여기서 제어부(32)는 본 발명의 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)를 전체적으로 제어하기 위한 제어부에 포함되도록 구성할 수도 있을 것이다. 전극가열 유니트(30)의 제어는 본 발명자가 선출원한 특허출원 제10-2002-0072891호의 방법과 같이 주전극과 보조전극을 각각 교대로 설치하여 적용하거나 주전극과 보조전극을 임의의 배열로 정렬하여 적용할 수 있을 것이고, 여기에 적용되는 전극의 재질은 전류가 잘통하면서 발열효과가 큰 재질(예를 들면, 카본이나 전구의 필라멘트등으로 사용되는 니켈이나 크롬계합금 등)이 처리물질의 특성에 따라 적용될 수 있을 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 처리를 위해서 하폐수 탱크(200)로 유입된 하폐수는 연결라인을 통해서 증발조(20)의 하측 즉 하부 몸체(22)의 하측을 통해 증발조(20)로 공급된다. 이때 처리하고자 하는 하폐수를 하폐수 탱크(200)에 유입시키기 전에 일반적으로 하폐수 처리설비에서 적용되는 전처리시설이나 세목스크린 등의 장치들이 추가될 수 있고, 하폐수 탱크(200)로부터 증발기(20)로 하폐수를 이송시키기 위해 다양한 방법과 장치들이 적용될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 증발수 처리 유니트(40)는 본 발명의 바람직한 실시예에서 내부 응축기(50)와 외부 응축기(60)를 구비한다. 이와 같은 구성은 다양한 하폐수의 처리시 각 하폐수의 종류에 따라 발생되는 다른 종류의 증기를 효과적으로 처리할 수 있도록 하기 위함이다. 예컨대, 일반적인 하폐수는 처리시 발생되는 증기의 대부분이 수분이므로 이를 응축하여 처리함으로써 하폐수를 안정적으로 처리할 수 있지만, 축산폐수, 분뇨 등은 활성가스 등 물보다 비등점이 낮은 물질이 다량 증기로 발생되므로 이를 효과적으로 처리할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 발명은 증발조(20)내에서 전극가열 유니트(30)의 상부에 위치되도록 상부 몸체(24)내에 내부 응축기(50)를 설치하여 전극가열 유니트(30)에 의해 증발되는 증기중 수분을 응축하여 외부로 배출되도록 하고, 증발조(20)의 외부에 외부 응축기(60)를 설치하고 이를 증발조 상부 몸체(24)의 상부로 접속시켜 물보다 비등점이 낮은 물질의 증기를 응축하여 외부로 배출되도록 한다.

이와 같은 증발수 처리 유니트(40)의 구성을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농축 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)는 다양한 종류의 하폐수를 효과적으로 처리할 수 있도록 한다. 내응 응축기(50)에 의해 응축된 응축수는 제 1 응축수 탱크(52)를 통해 처리되도록 하고, 외부 응축기(60)에 의해 응축된 응축수는 제 2 응축수 탱크(62)를 통해 처리되도록 한다. 이때 축산폐수 등을 처리할 경우 외부 응축기(60)를 통해 처리되는 증기에는 재활용할 수 있는 활성가스가 포함되게 되는데, 이 경우 도시하지는 않았지만 제 2 응축 탱크(62)로 연결되는 라인상에 활성가스 분리기를 설치하고 여기에서 포집된 활성가스를 원료로 재활용할 수 있도록 할 수 있을 것이다.

한편 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)의 증발수 처리 유니트(40)는 냉각수가 외부 응축기(60)를 통해 내부 응축기(60)를 순환하도록 구성하여 열효율을 높이도록 한다. 이를 위해 냉각수 라인(76)은 냉각수가 냉각기(72), 냉각수 저장조(74), 외부 응축기(60), 내부 응축기(60)를 순환하도록 구성된다. 물론 이와 같은 냉각수를 순환시키기 위한 구성은 이 분야의 종사자들이 다양한 형태로 적용하고 응용할 수 있을 것이다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 슬러지 처리 유니트(80)는 슬러지석출용 탱크(82), 슬러지 배출밸브(84), 탈수기(90), 혼합기(100), 여과기(120) 등을 구비한다. 특히 슬러지 석출용 탱크(82)는 증발조 하부 몸체(22)의 하측에 직렬로 연결되어 설치되므로써 중력작용에 의해서 슬러지가 자연히 침강되도록 한다. 이와 같은 구성은 비중이 큰 슬러지는 자연침강되도록 하고 비중이 작은 액체가 부상하도록 하므로써 처리효율을 높이게 되고, 본 발명의 장치(10)를 더욱 간단하게 구성할 수 있도록 한다.

슬러지 석출용 탱크(82)의 하부에 설치된 슬러지 배출밸브(84)는 하폐수의 종류 및 공정에 따라 슬러지를 효과적으로 처리할 수 있도록 한다. 이 슬러지 배출밸브(84)는 수동제어용 밸브뿐만아니라 효과적인 관리를 위해 이 장치(10)의 제어부에 의해 자동조작되는 솔레노이드 밸브 등이 적용될 수 있을 것이다.

여과기(120)는 탈수기(90) 또는 혼합기(100)를 연결하는 라인과 접속된다. 이와 같은 연결은 다양한 종류의 하폐수에 따른 슬러지를 별도로 처리할 수 있도록 한다. 예컨대, 본 장치(10)에서 간장류의 폐수를 처리하는 경우 그 슬러지는 탈수기(90)가 있는 라인으로 흐르도록 하여 처리하고, 축산폐수를 처리하는 경우 혼합기(100)가 있는 라인으로 흐르도록 하여 퇴비화할 수 있도록 하는 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 장치(10)는 슬러지의 반송을 통해 더욱 완벽한 처리가 이루어지도록 한다. 이를 위해 여과기(120)에는 슬러지를 하폐수 탱크(200)로 연결하는 슬러지 반송라인(110)이 설치된다. 이와 같은 구성을 통해 슬러지는 슬러지 석출용 탱크(82)에서 여과기(120)를 거쳐 슬러지는 종류에 따라 탈수기(90) 또는 혼합기(100)로 배출되고, 여액은 하폐수탱크(200)로 반송되어 재처리되도록 하는것이다.

본 발명자는 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)의 효과를 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 통해 본 장치(10)가 하폐수의 처리에 있어서 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

실험을 위해 사용된 장비는 본 발명의 바람직한 실시예의 기술적 구성과 같이 구성되었으며, 시험 폐수는 고농도 폐수인 축산 돈폐수와 폐간장 폐수를 선택하여 실시하였다. 실험은 본 장치(10)와 동일 용량인 히터증발식 장치를 이용하여 동시에 실시하였다. 실험방법은 2단계로 실시하였는데, 먼저 하폐수 탱크에 100ℓ의 폐수를 넣고 각각의 장치를 5시간동안 운전하여 농축폐수의 상태와 처리수의 수질을 비교분석 하였고, 다음으로 각 장치의 최대 농축비를 비교하기 위해 농축폐수를 계속 증발시켜 증발 응축량이 분당 10cc이하로 될 때까지 실험을 실시하였다.

이와 같은 실험의 결과는 다음의 표 1과 같다.

이와 같은 표 1의 결과는 각각의 폐수에 대해 같은 방법으로 10회씩 비교 운전하여 얻은 것이다. 표 1에서 보듯이 본 발명에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치(10)는 종래 장치에 비해 각각의 폐수에 대해 처리용량과 소요전력 면에서 우수하였고, 최대 농축비가 종래 장치에 비해 크고 농축액에 포함되어 있는 슬러지의 입자상태가 양호해 후처리를 통한 잔류 폐기물의 양을 최소화할 수 있음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치를 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치에 의하면, 하폐수의 처리시 하폐수를 순환시키지 않고 하폐수가 증발기내에 수용된 상태에서 전기분해법과 저온증발법을 적용하여 처리하므로 비교적 간단한 폐수처리장치로도 고농도, 고밀도의 하폐수를 대량으로 연속처리할 수 있도록 할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 장치는 하폐수의 대량연속처리가 가능하면서도 비교적 간단하게 구성됨으로 폐수의 유동에서 발생되는 운전 문제점을 최소화하고, 초기투자비가 적을 뿐만아니라 에너지 효율이 높아 유지비가 적게 소요되고 설비의 관리보수가 편리한 장점이 기대된다.

Claims (4)

1. 부유물 또는 용해성 물질이 다량으로 포함된 식품폐수, 약품폐수 또는 축산폐수 등과 같이 농도 및 밀도가 높은 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치에 있어서,

   처리하고자 하는 하폐수가 수용되는 하폐수 탱크와;

   상기 하폐수 탱크로부터 하폐수가 하측으로 유입되어 일정량 수용되도록 하는 증발조 및;

   상기 증발조내에 수용된 하폐수내로 다수개의 전극이 일정 깊이로 담기도록 상기 증발조내에 설치되어 전기분해 및 가열을 통해 상기 증발조내에 수용되는 하폐수를 증발시키기 위한 전극가열 유니트와;

   상기 증발조로부터 발생된 증기를 응축시켜서 배출시키기 위한 증발수 처리 유니트 및;

   상기 증발조에서 발생된 슬러지를 농축시켜서 배출시키기 위한 슬러지 처리 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발수 처리 유니트는 상기 전극가열 유니트의 상부에 위치되도록 상기 증발조내에 설치되어 상기 전극가열 유니트에 의해 증발되는 증기중 수분을 응축하여 외부로 배출되도록 하는 내부 응축기 및;

   상기 증발조의 외부에 설치되고, 상기 증발조의 상부로 접속되어 물보다 비등점이 낮은 물질의 증기를 응축하여 외부로 배출되도록 하는 외부 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 슬러지 처리 유니트는 상기 증발조의 하측에 직렬로 연결되어 중력작용에 의해서 비중이 큰 슬러지가 침강되도록 하는 슬러지 석출용 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 증발수 처리 유니트는 냉각수가 상기 외부 응축기를 통해 상기 내부 응축기를 순환하도록 하는 것을 특징으로 하는 고농도의 하폐수를 처리하기 위한 장치.