KR20060123879A - 폐수처리시 유기탄소 측정 전처리 유닛 - Google Patents

Abstract

개시된 폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛은, 유기탄소를 측정하기 위한 폐수가 공급되는 복수의 탱크와, 이 복수의 탱크에서 단속적으로 시료가 샘플링되어 저장되는 저장포트와, 시료를 균일하게 혼합시키는 교반기가 구비되며 샘플링된 시료가 교반되어 저장되는 시료공급조를 구비하는 시료공급유닛과; 시료가 희석되기 위해 순수를 공급시키는 순수공급탱크와, 시료공급조에서 유입된 시료와 순수를 혼합시킨 희석시료를 용해조로 정량투입시키는 정량투입포트와, 이 정량투입포트의 레벨을 일정하게 유지시키는 에어이젝터를 구비하는 정량투입유닛과; 희석시료와 희석시료에 포함된 부유물을 용해시켜 1차 제거하는 용해제가 혼합되어 저장되는 용해조와, 이 용해조 내부에 설치되어 희석시료와 용해제를 교반시키는 교반기를 구비하는 부유물용해유닛과; 용해조에서 미제거된 부유물을 필터링하여 2차 제거시키는 롤 필터 페이퍼를 구비하는 필터링 유닛; 및 진공유닛을 포함하여 구성된다.

총유기탄소(TOC), 측정, 전처리, 폐수

Description

폐수처리시 유기탄소 측정 전처리 유닛{Organic carbon measuring pretreatment unit in the waste water treatment}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기탄소 측정 전처리유닛을 나타낸 도면,

도 2는 도 1에 도시된 용해제의 제어상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100... 유기탄소 측정 전처리유닛 110... 시료공급유닛

111... pH 센서 120... 정량투입유닛

123... 정량투입포트 124... 에어이젝터

130... 부유물용해유닛 131... 용해조

132... 교반기 133... 이동실린더

134... 용해제 135... 세척액

136... 정량펌프 140... 필터링유닛

142... 롤 필터 페이퍼 150... 진공유닛

151... 아스피레이터 152... 버퍼탱크

L1~L4... 도관

본 발명은 폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테레프탈산 제조공정시 폐수처리 공정에 함유된 유기탄소를 측정하기 위한 전처리유닛에 관한 것이다.

일반적으로 고순도 테레프탈산(Purified Terephthalic Acid; 이하 PTA라 명명하기로 한다)의 제조공정은 크게 산화공정과 정제공정 및 후공정으로 구분할 수 있다.

먼저, 산화공정에서 파라 자일렌(para-Xylene)을 용매인 초산과 금속 촉매를 산화시켜서 중간제품인 조테레프탈산(Crude Terephthalic Acid)을 제조한다.

다음으로, 산화공정에서 제조된 조테레프탈산에는 불순물이 많이 포함되어 있기 때문에, 정제공정에서 환원반응을 통해 불순물을 제거해 준다.

마지막으로, 후공정은 고온고압하의 촉매층에서 테레프탈산 수용액을 수소와 반응시키는 Feed Preparation 용해 및 수소화 반응, 결정화, 분리 및 제품회수의 5가지 공정으로 이루어지고, 이러한 후공정을 거치고 나서 고순도 테레프탈산이 생산된다.

한편, 정제공정에서는 불순물이 제거되면서 폐수가 발생하며, 이러한 폐수는 폐수처리공정(Waste Water Treatment; WWT)을 거쳐 강이나 바다로 배출되게 된다.

그런데, 이와 같은 폐수처리공정에서 처리되는 폐수에는 많은 양의 무기 및 유기물질들이 용해 함유되어 있는데, 만약 이 폐수가 강이나 바다로 그대로 배출되면, 유기물은 바다 속 박테리아에 의해 산화되면서 수중의 용존 산소량(Dissolved Oxygen;DO)은 줄어들게 된다.

따라서, 어류 등 수중 생물에 필요한 산소가 결핍되게 되어 심각한 생태계의 파괴를 야기할 수 있게 된다.

그러므로, 원활한 폐수처리와 최적의 방류를 위한 폐수에 함유된 총유기탄소(Total organic carbon; 이하 TOC라 명명하기로 한다)의 지속적인 관리의 중요성은 더욱 커지게 되었다.

이러한 TOC를 지속적으로 관리하기 위해 종래에도 폐수의 수질을 측정하는 장치가 현장에 설치되고 있다.

그러나, 현장에서 발생하는 폐수에는 여러 가지 이물질들이 포함되어 있고, 특히 부유물(Suspended Solid) 성분들로 인하여 시료를 채취하는 샘플라인이 플러깅(Plugging)되는 일이 빈번하게 발생하였다.

따라서, 온-라인(On-line) 설비를 구성하지 못하고, 주기적으로 폐수를 채취하여 실험실에서 수질을 측정하여 TOC를 관리하는 것이 일반적이었다.

그러나, 이와 같은 방법은 주기적으로 사람이 샘플을 채취하여 TOC를 관리하는 것이 번거로울 뿐만 아니라, 관리되어야 하는 공정이 많을수록 이를 처리하는데 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 실험실에서 TOC를 측정할 때에는 측정되는 데이터가 정확하지 못하다는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 폐수가 저장된 복수 개의 탱크로부터 폐수를 처리할 수 있고, 온-라인 상에서 신속하고 연속적으로 유기탄소에 관한 정보를 관리할 수 있는 페수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛은, 유기탄소를 측정하기 위한 폐수가 공급되는 복수의 탱크와, 상기 복수의 탱크에서 단속적으로 시료가 샘플링되어 저장되는 저장포트와, 시료를 균일하게 혼합시키는 교반기가 구비되며 상기 샘플링된 시료가 교반되어 저장되는 시료공급조를 구비하는 시료공급유닛; 시료가 희석되기 위해 순수를 공급시키는 순수공급탱크와, 상기 시료공급조에서 유입된 시료와 순수를 혼합시킨 희석시료를 용해조로 정량투입시키는 정량투입포트와, 상기 정량투입포트의 레벨을 일정하게 유지시키는 에어이젝터를 구비하는 정량투입유닛; 희석시료와 희석시료에 포함된 부유물을 용해시켜 1차 제거하는 용해제가 혼합되어 저장되는 용해조와, 상기 용해조 내부에 설치되어 희석시료와 용해제를 교반시키는 교반기를 구비하는 부유물용해유닛; 상기 용해조에서 미제거된 부유물을 필터링하여 2차 제거시키는 롤 필터 페이퍼를 구비하는 필터링유닛; 및 상기 용해 조에 용해되어 교반된 용액을 흡입시키는 아스피레이터 및 상기 아스피레이터에 의해 흡입되는 용액의 급격한 흐름 변화를 방지하는 버퍼탱크를 구비하는 진공유닛을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 유기탄소 측정 전처리유닛은, 상기 시료공급조 내부에 구비되어 샘플링된 시료의 pH를 측정할 수 있는 pH 센서와, 용해제를 상기 용해조에 공급시키는 정량펌프와, 상기 pH 센서로부터 신호로 받아 용해제의 공급량을 조절할 수 있도록 정량펌프에 신호를 인가하는 컨트롤러를 구비하는 제어부가 더 포함된 것이 바람직하다.

또한, 상기 용해조에 투입되는 상기 용해제는 가성소다인 것이 바람직하다.

또한, 상기 부유물용해유닛은 상기 용해조에 장착되어 상하로 이동하고, 상기 용해조에서 용해된 용액을 이송시키는 이동실린더가 더 구비된 것이 바람직하다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기탄소 측정 전처리유닛을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 용해제의 제어 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기탄소 측정 전처리유닛(100)은 시료공급유닛(110)과 정량투입유닛(120)과 부유물용해유닛(130)과 필터링유닛(140)과 진공유닛(150)을 구비한다.

여기서, 상기 유기탄소 측정 전처리유닛(100)은 시료공급조(113) 내부에 구비되어 샘플링된 시료의 pH를 측정할 수 있는 pH 센서(114)와, 용해제(134)를 용해조(131)에 공급시키는 정량펌프(136)와, 상기 pH 센서(114)로부터 신호로 받아 용해제(134)의 공급량을 조절할 수 있도록 정량펌프(136)에 신호를 인가하는 컨트롤러(161)를 구비하는 제어부(160)가 더 포함된 것 더 구비되는 것이 바람직하다(도 2참조).

이하, 상기 유기탄소 측정 전처리유닛(100)에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 시료공급유닛(110)은 유기탄소를 측정하기 위한 폐수가 공급되는 복수의 탱크(111a,111b,111c,111d)와 상기 복수의 탱크(111a,111b,111c,111d)에서 단속적으로 시료가 샘플링되어 저장되는 저장포트(112)와 시료를 균일하게 혼합시키는 교반기(115)가 구비되며 상기 샘플링된 시료가 교반되어 저장되는 시료공급조(113)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 복수의 탱크(111a,111b,111c,111d)로부터 시료가 채취되는 것은 다음과 같은 과정에 의해 진행된다.

예를 들어, 하나의 탱크(111a)에서 시료가 샘플링되어 도관(L1a)을 통해 상기 저장포트(112)로 유입될때 나머지 탱크(111b,111c,111d)로부터는 시료가 샘플링되지 않으며, 이는 도시되어 있지는 않으나, 도관(L1b,L1c,L1d)에 설치되어 있는 콘트롤 밸브가 잠기게 되기 때문이다.

하나의 탱크(111a)에 대한 유기탄소 측정이 종결되면, 상기 시료공급유닛(110)은 플러깅 현상이 일어나는 것을 방지하기 위해 시료의 유입압력보다 높은 압력의 순수로써 세정되게 된다.

이와 같은 방법으로, 폐수가 저장된 복수의 탱크(111a,111b,111c,111d)에 대해 시료 채취와 세정을 반복하면, 탱크마다 설치되는 유기탄소 측정 전처리유닛의 설치 비용을 줄일 수 있으며, 언플러깅(세정)을 통한 온-라인상의 유기탄소 측정이 가능해지게 된다.

또한, 상기 시료공급조(113)의 내부에는 샘플링된 시료의 pH를 측정할 수 있는 pH 센서(114)가 부착되어 있는데, 이는 후술할 제어부(160)에서 자세히 설명하도록 한다.

다음으로, 상기 정량투입유닛(120)은 시료가 희석되기 위해 순수를 공급시키는 순수공급탱크(121)와 상기 시료공급조(113)에서 유입된 시료와 순수를 혼합시킨 희석시료를 용해조(131)로 정량투입시키는 정량투입포트(123)와 상기 정량투입포트(123)의 레벨을 일정하게 유지시키는 에어이젝터(124)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 시료공급조(113)에서 유입된 시료는 유기탄소 측정장치의 계측범위를 벗어나기 때문에 순수를 공급하여 희석시켜야 한다.

또한, 상기 정량투입포트(123)는 용해조(131)로 일정량의 희석된 시료를 투입하여야 하기 때문에, 희석된 시료를 흡입하여 레벨을 일정하게 유지시키는 에어이젝터(124)와 레벨 위치를 조절하는 컨트롤 밸브(125a,125b)에 의해 항상 일정한 높이로 유지시켜야 한다.

다음으로, 상기 부유물용해유닛(130)은 희석시료와 희석시료에 포함된 부유물을 용해시켜 1차 제거하는 용해제(134)가 혼합되어 저장되는 용해조(131)와 상기 용해조(131) 내부에 설치되어 희석시료와 용해제(131)를 교반시키는 교반기(132)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 부유물용해유닛(130)은 상기 용해조(131)에 장착되어 상하로 이동하고, 상기 용해조(131)에서 용해된 용액을 이송시키는 이동실린더(133)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 이동실린더(133)는 상기 용해조(131)에서 용해되어 교반된 용액을 이송시키는 연결관의 역할을 할 뿐만 아니라, 상기 용해조(131)에서 용액이 이송되는 도관(L2)을 세정하는 역할도 하게 된다.

상기 이동실린더(133)는 상기 용해조(131) 내에서 희석시료와 용해제(134)가 혼합되어 교반된 후에 1차로 소량의 용액을 이송시킨다.

따라서, 도관(L2)은 샘플링되고 있는 용액 성분에 의해 세정되고 정확한 유기탄소의 측정이 가능하게 된다.

상기 이동실린더(133)는 복수의 시료가 채취될 때 시료간의 농도(ppm)차이로 인해 도관(L1)에서 혼합되어 유기탄소의 측정 데이터가 정확하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 용해제(134)는 10 wt% 수산화나트륨(NaOH)인 것이 바람직하다.

상기 용해제(134)는 정량펌프(136)에 의해 일정량 도관(L3)을 통해 상기 용해조(131) 내부로 유입되게 된다. 상기 용해조(131)에 유입되는 희석시료는 슬러리상의 부유물을 함유하고 있기 때문에, 용해제(134)를 사용하여 이러한 부유물을 용해시켜 1차 제거한다.

그리고, 상기 용해제(134)에 의해 상기 용해조(131) 내부의 pH는 약 10~ 11에서 유지되는 것이 바람직하다.

상기 용해조(131) 내부의 pH가 10미만이 되면 슬러리상의 부유물들에 대한 용해가 잘 이루어지지 않으며, pH가 11을 초과하면 과다한 염기성으로 인하여 산(Acid) 세척이 필요하게 된다.

그리고, 상기 용해조(131)를 세정시키기 위해 세척액(135)이 도관(L4)을 통해 유입된다. 이러한 세척액(135)의 유입은 상기 이동실린더(133)에 의해 상기 용해조(131) 내부의 용액이 유출된 후에 이루어지며, 세척액으로는 질산과 과산화수소를 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 필터링유닛(130)은 실린더(141)와 상기 실린더 내부에서 이동되는 롤 필터 페이퍼(142)와 상기 롤 필터 페이퍼(142)를 이동시키는 롤러(143a,143b)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(141)내부로 도관(L2)을 통해 상기 용해조(131)에서 용해되어 교반된 용액이 유입되고, 상기 용해조(131)에서 미제거된 슬러리상의 부유물을 상기 롤 필터 페이퍼(142)에 의해 2차로 제거한다.

여기서, 본 발명의 일 예로서의 롤 필터 페이퍼(142)는 섬유질의 필터링 사이즈가 약 3㎛가 되는 롤 타입 필터를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 상기 진공유닛(150)은 상기 용해조(131)에 용해되어 교반된 용액을 흡입시키는 아스피레이터(Aspirator;151) 및 상기 아스피레이터(151)에 의해 흡입되는 용액의 급격한 흐름 변화를 방지하는 버퍼탱크(151)를 구비한다.

또한, 상기 진공유닛은 상기 용해조(131)에 용해되어 교반된 용액을 흡입시킬뿐만 아니라, 상기 용해조(131)내부를 세정하여 드레인시키는 역할을 한다.

예를 들어, 필터링유닛(140)의 작동시 컨트롤제1밸브(154)가 닫혀 용해조(131) 내부의 용액이 측정 저장조(155)로 유입되며, 필터링유닛(140)의 미작동시에는 컨트롤제2밸브(143)가 닫히고 컨트롤제1밸브(154)가 열려 용해조(131) 내부의 용액이 버퍼탱크(152)로 흡입되어 드레인된다.

마지막으로, 도 2를 참조하여, 샘플링되는 시료의 pH를 조절시키는 제어부(160)에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

복수의 탱크(111a,111b,111c,111d)로 샘플링 되는 시료는 슬러리상의 부유물이 많이 포함되어 있으므로, 용해제(134)를 사용하여 용해시켜주어야만 한다. 이러한 슬러리상의 부유물에 대한 용해는 pH의 측정에 의한 조절로써 이루어진다.

본 발명의 일 예로서 샘플링되는 시료의 pH를 조절시키는 제어부(160)는 pH 센서(114)와 컨트롤러(161) 및 정량펌프(136)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 pH 센서(114)는 시료공급조(113) 내부에 설치되어 상기 시료공 급조(113) 내부의 pH를 측정하는 역할을 한다. 상기 pH 센서(114)에 의해 측정된 pH값은 신호로 변환되어 컨트롤러(161)로 전송되고, 상기 컨트롤러(161)는 용해제(134)의 조절 양에 대한 신호를 정량펌프(136)에 전송하여 상기 정량펌프(136)에 의해 용해제(134)의 투입량이 조절된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 복수개의 폐수공급 탱크를 하나의 유기탄소 측정 전처리유닛에 연결할 수 있기 때문에 설치비용 및 설치공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

둘째, 폐수에 포함된 슬러리상의 부유물로 인한 플러깅을 방지하여 온-라인상의 유기탄소 측정이 가능하다는 장점이 있다.

셋째, 슬러리상의 부유물의 제거를 통해 측정되는 데이터의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 테레프탈산 제조공정시 폐수처리 공정에 함유된 유기탄소를 측정하기 위한 전처리유닛에 있어서,

   유기탄소를 측정하기 위한 폐수가 공급되는 복수의 탱크와, 상기 복수의 탱크에서 단속적으로 시료가 샘플링되어 저장되는 저장포트와, 시료를 균일하게 혼합시키는 교반기가 구비되며 상기 샘플링된 시료가 교반되어 저장되는 시료공급조를 구비하는 시료공급유닛;

   시료가 희석되기 위해 순수를 공급시키는 순수공급탱크와, 상기 시료공급조에서 유입된 시료와 순수를 혼합시킨 희석시료를 용해조로 정량투입시키는 정량투입포트와, 상기 정량투입포트의 레벨을 일정하게 유지시키는 에어이젝터를 구비하는 정량투입유닛;

   희석시료와 희석시료에 포함된 부유물을 용해시켜 1차 제거하는 용해제가 혼합되어 저장되는 용해조와, 상기 용해조 내부에 설치되어 희석시료와 용해제를 교반시키는 교반기를 구비하는 부유물용해유닛;

   상기 용해조에서 미제거된 부유물을 필터링하여 2차 제거시키는 롤 필터 페이퍼를 구비하는 필터링 유닛; 및

   상기 용해조에 용해되어 교반된 용액을 흡입시키는 아스피레이터 및 상기 아스피레이터에 의해 흡입되는 용액의 급격한 흐름 변화를 방지하는 버퍼탱크를 구비하는 진공유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,

   폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시료공급조 내부에 구비되어 샘플링된 시료의 pH를 측정할 수 있는 pH 센서와, 용해제를 상기 용해조에 공급시키는 정량펌프와, 상기 pH 센서로부터 신호로 받아 용해제의 공급량을 조절할 수 있도록 정량펌프에 신호를 인가하는 컨트롤러를 구비하는 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는,

   폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 용해조에 투입되는 상기 용해제는 가성소다인 것을 특징으로 하는,

   폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 부유물용해유닛은 상기 용해조에 장착되어 상하로 이동하고, 상기 용해조에서 용해된 용액을 이송시키는 연결관인 이동실린더가 더 구비된 것을 특징으로 하는,

   폐수처리시 유기탄소 측정 전처리유닛.

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