KR20090011279A - 흐름형 유수분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 산업현장에서 발생되는 함수폐유로부터 유분과 물을 효율적으로 분리할 수 있는 흐름형 유수분리장치에 관한 것이다.

본 발명은 산업현장에서 발생하는 세정수 등의 함수폐유에 포함되어 있는 유분을 일정구간 흐르게 하는 조건 하에서 전기분해 방식으로 분리하는 새로운 형태의 정수 시스템을 구현함으로써, 함수폐유 속의 물과 유분을 효율적으로 분리할 수 있으며, 이에 따라 깨끗하게 정수된 처리수를 재활용할 수 있고, 궁극적으로 환경문제를 근본적으로 해결할 수 있는 흐름형 유수분리장치를 제공한다.

세정수, 함수폐유, 흐름형, 유수분리장치, 전기분해, 오존

Description

흐름형 유수분리장치{Apparatus for separating oil from water}

본 발명은 흐름형 유수분리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 산업현장에서 발생되는 함수폐유로부터 유분과 물을 효율적으로 분리할 수 있는 흐름형 유수분리장치에 관한 것이다.

일반적으로 함수폐유는 정유시설, 석유비축기지, 주유소 등 석유제품의 제조 및 유통산업뿐만 아니라 전력, 철강, 기계, 화학 등의 제조공업과 선박을 포함하는 운송기관 등 석유제품을 사용하는 모든 산업에서 배출되고 있다.

또한, 식품공업, 음식점 외에 일반가정에서는 함수유분이 발생되고 있다.

또한, 금속부품 등을 세정할 때 사용되는 세척제는 염소계 탄화수소, 석유계 용제 등으로서, 이들 약품은 오존층을 파괴하고 수질오염 등을 발생시키는 공해물질로 처리상 많은 문제점을 가지고 있다.

이러한 함수폐유 혹은 함수유분을 그대로 배출할 시에는 토양과 지하수, 하천, 호소, 해양 등에 심각한 오염을 초래하여 환경보전상 커다란 문제를 야기시킬 수 있다.

더욱이, 유분은 대부분 인화성이 강하거나 발화성이 있어 그대로 배출될 경우 화재 등으로 인한 사회적, 경제적 손실을 초래할 수도 있다.

이러한 이유로 배출자는 반드시 적정한 처리를 하도록 폐기물관리법, 수질환경보전법, 해양오염방지법 등의 법률로 엄격하게 규제하고 있다.

전술한 바와 같은 이유로 많은 종류의 유수분리장치가 개발되어 상품화되어 있다.

종래의 유수분리장치를 분리방법에 따라 크게 분류해 보면 중력부상법, 가압부상법, 여과법 및 흡착법으로 구분할 수 있다.

그러나, 이러한 방법으로는 유수분리가 충분히 되지 않아 미처리된 함수유분이 호소, 내만, 내해 등의 공공수역과 중소하천으로 유입되어 심각한 환경문제를 야기시키고 있는 실정이다.

또한, 함수폐유, 함수유분, 세정폐수를 정수하기 위해서는 별도의 복잡한 기계설비로 이루어진 유수분리장치나 폐수처리장치 등을 구축해야 하므로, 막대한 경비부담을 가지게 되는 폐단이 있다.

한편, 상품화되어 있는 많은 종류의 유수분리장치 중에서도 간단히 설치가 가능하고 처리효율이 좋은 필터방식의 유수분리장치가 널리 보급되어 있으나, 불순물 혹은 찌꺼기 등에 의한 막힘 현상으로 인하여 빈번히 필터를 교체하여야 하는 번거로움은 물론, 운전비용도 증가되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 산업현장에서 발생하는 세정수 등의 함수폐유에 포함되어 있는 유분을 일정구간 흐르게 하는 조건 하에서 전기분해 방식으로 분리하는 새로운 형태의 유수분리 시스템을 구현함으로써, 함수폐유 속의 물과 유분을 효율적으로 분리할 수 있으며, 이에 따라 깨끗하게 정수된 처리수를 재활용할 수 있고, 궁극적으로 환경문제를 근본적으로 해결할 수 있는 흐름형 유수분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치는 다수 개의 전극 모듈이 차례대로 하나씩 연결되는 형태로 조합되어 펌프에 의해 압송되는 유분을 포함하는 폐수를 계속해서 한쪽 방향으로 진행시키면서 전기분해 방식으로 물과 유분을 분리시키는 전기분해 유니트; 유분 응집을 위한 유분응결 칩과 상부의 유분 수집통이 내장되어 있으며 펌프에 의해 압송되는 전기분해를 마친 전기분해처리수를 제공받아 유분을 응집시켜 배출하는 동시에 세정수를 배출하는 유분부상조; 유분부상조의 배출측 라인에는 미처리된 유분을 최종적으로 흡착하여 깨끗한 정수를 배출하는 적어도 2개 이상의 필터장치를 포함하여 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기분해 유니트의 전극 모듈은 서로 반대쪽에 입구와 출구를 갖 는 원통형의 케이스와, 상기 케이스 내에서 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수 개의 타공판과, 상기 각 타공판의 양단부를 연결하면서 케이스 외부로 일부 연장되는 2개의 나란한 전극을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기분해 유니트의 전극 모듈은 서로 반대쪽에 입구와 출구를 갖는 원통형의 케이스와, 상기 케이스 내에서 길이방향을 따라 동심원상으로 배치되는 타공관과, 상기 타공관의 양단부에 각각 연결되면서 케이스 외부로 일부 연장되는 2개의 나란한 전극을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극 모듈의 케이스에는 케이스 내벽면과 타공관 외주면 사이에 걸쳐지면서 케이스 길이방향으로 따라 엇배치되는 형태로 설치되는 다수의 와류판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기분해 유니트의 전극 모듈에는 오존 공급을 위한 블로어장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유분부상조에 내장되는 유분응결 칩은 알갱이 형태의 폴리프로필렌(Polypropylene), 티타늄, 실리카(SiO), 산화알루미늄(AlO)의 합성체로 이루어지며 원통체에 담긴 상태로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 타공판 또는 타공관의 재질은 티타늄 또는 스테인레스, 알루미늄의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 제공하는 유수분리장치는 점성이 강 한 유분이나 불순물 등이 대량으로 함유된 함수폐유는 물론 다량의 유분을 포함하고 있는 세정유, 세척유 등을 효율적으로 분리 처리할 수 있고, 또 전체적인 설비가 간단하면서도 뛰어난 유수분리기능을 발휘함에 따라 경제적일 뿐만 아니라 운전 유지비를 절감할 수 있으며, 분리한 정수는 별도의 후처리 공정없이 그대로 용수로 재활용할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 흐름형 유수분리장치는 다수의 전극 모듈(10)이 갖추어져 있는 전기분해 유니트(12)를 연속해서 이어지는 형태로 배치하고, 유분을 함유한 폐수를 일정구간, 즉 전극 모듈이 배치되어 있는 구간을 흐르게 한 상태에서 전기분해 작용을 이용하여 유분이 분리되도록 한 후, 유분부상조(15)에서 유분은 위로 부상시켜 배출하고 정화된 물은 필터장치(22)로 두차례 이상 더 여과한 다음, 최종적으로 깨끗하게 정화된 처리수를 배출하는 시스템으로 이루어져 있다.

이를 위하여 처리용량에 따라 전기분해 방식을 이용하여 물과 유분을 분리하는 수 개 이상(도 1에서는 3세트만 도시함)의 전기분해 유니트(12)와, 유분을 응집 시키는 방식을 이용하여 물과 유분을 분리한 후 제거 처리하는 유분부상조(15)가 구비되고, 상기 전기분해 유니트(12)와 유분부상조(15)는 라인으로 연결되어 이때의 라인을 통해 전기분해처리수가 전기분해 유니트측에서 유분부상조 측으로 진행될 수 있다.

예를 들면, 유분을 함유한 폐수(이하, 폐수라고도 칭함)가 처음 들어오는 도입측의 펌프(11)로부터 연장되는 하나의 라인은 전기분해 유니트(12)의 처음 전극 모듈(10)의 입구측에 연결되고, 이후 계속되는 전극 모듈(10)들은 서로 간의 입구와 출구를 이용하여 U자형의 연결관(23)으로 하나씩 차례대로, 즉 앞선 전극 모듈(10)의 출구가 그 다음 전극 모듈(10)의 입구에 이어지고, 같은 방식으로 이때의 전극 모듈(10)의 출구는 그 다음 전극 모듈(10)의 입구에 이어지는 형태로 연결되며, 마지막 전극 모듈(10)의 출구측에서 연장되는 라인은 유분부상조(15)의 저부에 연결되는 동시에 이때의 유분부상조(15)의 하단부 측면에서 연장되는 라인은 배출측이 된다.

물론, 상기 연결관(23)에는 수동 또는 자동으로 개폐 또는 전환되는 통상의 밸브류를 설치하여 운전 중 적절히 동작시키면서 폐수의 흐름을 원활하게 할 수도 있다.

여기서, 전극 모듈(10)의 연결 및 장치의 자동 운전과 관련하여 밸브류를 동작시키는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

이에 따라, 펌프(11)의 가동에 의해 도입되는 유분함유 폐수는 전기분해 유 니트(12)의 각 전극 모듈(10), 유분부상조(15)를 차례로 거치면서 물과 유분으로 분리된 후, 물은 유분부상조(15)의 배출측 라인을 통해 빠져나갈 수 있고, 유분은 유분부상조 내측 상부에 있는 유분수집통(14) 내에 모인 후, 유분배출라인을 통해 빠져나갈 수 있게 된다.

또한, 전기분해 작용 등의 처리를 마친 후 배출되는 전기분해처리수에 대한 유수분리 효과를 좀 더 높이기 위하여 유분부상조(15)의 후단측에는 필터장치(22)가 설치된다.

예를 들면, 유분부상조(15)의 배출측 라인에 설치되어 있는 펌프(11)의 뒤쪽으로는 2개 이상의 필터장치(22)가 연속 배치되는 형태로 설치될 수 있다.

이때의 필터장치는 5~10㎛ 필터와 1~5㎛ 필터를 차례로 적용함으로써, 전기분해 작용을 마친 후, 유분부상조(15)에서 나오는 전기분해처리수가 두 번 이상에 걸쳐 미세하게 필터링되어 유분이 거의 포함되지 않는 깨끗한 처리수를 얻을 수 있다.

특히, 상기 전기분해 유니트(12)는 펌프(11)에 의해 압송되는 유분함유 폐수를 계속해서 한쪽 방향으로 진행시키는 동시에 여러 전극 모듈(10)를 차례로 거치게 하면서 전기분해 방식으로 물과 유분을 분리하는 역할을 하며, 다수 개의 전극 모듈(10)을 하나씩 차례대로 이어지도록 조합한 형태로 이루어져 있다.

도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치에서 전극 모듈의 예를 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 여기서는 다수의 타공판과 전극을 조합한 형태의 것을 보여준다.

상부 또는 하부에 입구 또는 출구를 갖는 원통형 케이스(16)의 내부에는 케이스 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수 개의 타공판(17)이 케이스 벽면에 브라켓(미도시)으로 지지되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 상기 각 타공판(17)의 양단부에는 외부로부터 연장되어 오는 나란한 2개의 전극(18a),(18b)이 관통 연결된다.

이에 따라, 전극(18a),(18b)에 전원이 공급되면 케이스 내부로 유입된 유분함유 폐수는 전기분해 작용에 의해 물과 유분으로 분리될 수 있다.

특히, 상기 전극 모듈(10)에는 블로어장치(21)가 구비되어 있어서 오존을 공급받을 수 있게 된다.

예를 들면, 외부의 블로어로부터 모듈 내부의 바닥부까지 배관을 연결 설치하고, 배관의 끝에는 다수의 노즐수단을 장착함으로써, 블로어 가동시 모듈 내부를 흐르는 폐수 속에 오존을 분사할 수 있고, 결국 전기분해 작용이 이루어지고 있는 폐수에 대해 추가로 오존을 공급함에 따라, 즉 전기분해와 오존이 폐수에 함께 작용함에 따라 유수분리가 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다. 이때 블로어장치는 적극 모듈의 3세트당 1개꼴로 노즐수단을 배치하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 타공관과 전극을 조합한 형태의 것을 보여준다.

상부 또는 하부에 입구 또는 출구를 갖는 원통형 케이스(16)의 내부에는 케이스 중심축선을 따라 동심원상으로 배치되는 타공관(19)이 케이스 벽면에 브라켓 (미도시)이나 또는 다수의 와류판(20)에 의해 지지되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 타공관(19)의 상단과 하단에는 외부로부터 연장되어 오는 2개의 전극(18a),(18b)이 각각 연결된다.

이에 따라, 전극(18a),(18b)에 전원이 공급되면 케이스 내부로 유입된 유분함유 폐수는 전기분해 작용에 의해 물과 유분으로 분리될 수 있다.

이때의 전극 모듈(10)에도 블로어장치(21)가 구비되어 있어서 오존을 공급받을 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 와류판(20)은 케이스 내벽면과 타공관 외주면 사이에 걸쳐지면서 케이스 길이방향을 따라 엇배치되는 형태로 설치되므로서, 케이스 내부를 흐르는 폐수의 와류를 유도할 수 있고, 결국 폐수의 혼합과 체류시간 연장을 통해 물과 유분이 분리된 전기분해처리수를 얻도록 하는데 일조할 수 있게 된다.

상기 유분부상조(15)는 전기분해처리수 속에 포함되어 있는 유분을 응집시키는 방식으로 유분을 분리하는 역할을 한다.

이를 위하여, 상기 유분부상조(15)의 내부 아래쪽에는 전기분해처리수 속에 포함되어 있는 유분을 응집하는 기능을 수행하는 유분응결 칩(13)이 설치된다.

이때의 유분응결 칩(13)은 유분이 잘 응결 되도록 하는 알갱이 형태의 티타늄, 폴리프로필렌(Polypropylene), 실리카(SiO), 산화알루미늄(AlO) 등의 합성체를 원통체에 담아놓은 칩이며, 전기분해처리수가 유분응결 칩이 담겨진 통속을 통과하면 전기분해처리수 속에 함유되어 있는 유분이 덩어리 형태로 응집되면서 수분과 분리되면서 수면위로 부상하게 된다.

이러한 유분부상조(14)에는 내부 윗쪽으로 유분수집통(14)이 설치되어 있으며, 이에 따라 수위가 일정수준 이상이 되면 물 위에 부상되는 응집된 유분이 오버플로되면서 유분수집통(14)으로 모일 수 있고, 계속해서 이렇게 모인 유분은 유분수집통(14)의 아래쪽으로 연장되어 외부로 이루어지는 유분배출라인을 통해 배출 처리될 수 있다.

또한, 상기 유분수집통(14)의 한쪽 옆에는 거의 같은 높이수준을 갖는 레벨센서(24)가 설치되어 있으며, 이때의 레벨센서(24)의 수위 감지 기능에 의해 조 내의 물까지 유분수집통(14)으로 오버플로되는 일은 없게 된다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리기의 가동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치의 가동상태를 나타내는 개략도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 여기서 실선의 화살표는 폐수의 흐름 방향을 나타내고, 점선의 화살표는 유분의 흐름 방향을 나타낸다.

각종 작업현장에서 발생된 폐수가 펌프(11)의 가동과 함께 라인상으로 유입되면, 먼저 전기분해 유니트(12)의 전극 모듈(10)로 보내진다.

상기 전극 모듈(10)로 유입된 폐수는 각 모듈이 배치되어 있는 구간을 차례대로 거치면서 전원을 제공받은 전극 모듈(10)의 작동에 의한 전기분해 작용으로 물과 유분으로 분리된 상태가 된다.

이때, 폐수에 대한 전기분해 작용이 이루어지고 있는 동안 블로어장치(21)에 서는 오존이 공급되어 조 내로 투입되므로서, 유분 분리 작용이 좀 더 효과적으로 진행될 수 있게 된다.

위와 같이 다수의 전극 모듈(10)을 차례로 거치면서 물과 유분으로 분리된 전기분해처리수는 유분부상조(15)로 진행된다.

이때 물과 기름은 이질성이 있어 같이 섞여지지가 않는다. 그러나 기름이 물속에서 에멀전 상태로 존재하게 되면 물속에서 분산되어 존재하게 되는데 이를 전기분해를 하게 되면 물속에서 에멀전 상태로 존재하던 유분끼리 서로 응결되는 현상을 보게 되며, 여기에 오존을 분사시키면 산화작용까지 추가반응을 하게 되어 전기분해가 더 잘되는 결과를 가져 올 수 있다.

상기 유분부상조(15)로 유입된 전기분해처리수 속의 유분은 유분응결 칩(13)에 의해 덩어리 형태로 응집되면서 물과 분리되어 부상한다.

위와 같이 물과 유분의 분리가 완료된 후, 유분부상조(15) 내의 상부에 있는 레벨센서(24)가 감지하는 범위까지 올라가면, 물 위의 유분이 유분수집통(14)으로 오버플로되면서 모일 수 있게 되며, 이렇게 모인 유분은 적절한 시기에 유분배출라인을 통해 외부로 배출 처리될 수 있게 된다.

최종적으로 유분부상조(15)로부터 배출되는 세정수는 두차례의 필터장치(22)를 거치면서 유분이 완전히 제거 되므로서, 깨끗하게 정수된 처리수를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치의 전체적인 레이아웃을 나타내는 개략도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치에서 전극 모듈의 일 예를 나타내는 단면도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치에서 전극 모듈의 다른 예를 나타내는 단면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름형 유수분리장치의 가동상태를 나타내는 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전극 모듈 11 : 펌프

12 : 전기분해 유니트 13 : 유분응결 칩

14 : 유분 수집통 15 : 유분부상조

16 : 케이스 17 : 타공판

18a,18b : 전극 19 : 타공관

20 : 와류판 21 : 블로어장치

22 : 필터장치 23 : 연결관

24 : 레벨센서

Claims (7)

1. 다수 개의 전극 모듈(10)이 차례대로 하나씩 연결되는 형태로 조합되어 펌프(11)에 의해 압송되는 유분을 포함하는 폐수를 계속해서 한쪽 방향으로 진행시키면서 전기분해 방식으로 물과 유분을 분리시키는 전기분해 유니트(12);

   유분 응집을 위한 유분응결 칩(13)과 상부의 유분 수집통(14)이 내장되어 있으며 펌프(11)에 의해 압송되는 전기분해를 마친 전기분해처리수를 제공받아 유분을 응집시켜 배출하는 동시에 세정수를 배출하는 유분부상조(15);

   유분부상조(15)의 배출측 라인에는 미처리된 유분을 최종적으로 흡착하여 깨끗한 정수를 배출하는 적어도 2개 이상의 필터장치(22)를 포함하여 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전기분해 유니트(12)의 전극 모듈(10)은 서로 반대쪽에 입구와 출구를 갖는 원통형의 케이스(16)와, 상기 케이스(16) 내에서 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수 개의 타공판(17)과, 상기 각 타공판(17)의 양단부를 연결하면서 케이스 외부로 일부 연장되는 2개의 나란한 전극(18a),(18b)을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전기분해 유니트(12)의 전극 모듈(10)은 서로 반대쪽에 입구와 출구를 갖는 원통형의 케이스(16)와, 상기 케이스(16) 내에서 길이방향을 따라 동심원상으로 배치되는 타공관(19)과, 상기 타공관(19)의 양단부에 각각 연결되면서 케이스 외부로 일부 연장되는 2개의 나란한 전극(18a),(18b)을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 전극 모듈(10)의 케이스(16)에는 케이스 내벽면과 타공관 외주면 사이에 걸쳐지면서 케이스 길이방향으로 따라 엇배치되는 형태로 설치되는 다수의 와류판(20)이 구비되는 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.
5. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3 중에서 어느 한 한에 있어서, 상기 전기분해 유니트(12)의 전극 모듈(10)에는 오존 공급을 위한 블로어장치(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 유분부상조에 내장되는 유분응결 칩(13)은 알갱이 형태의 폴리프로필렌(Polypropylene), 티타늄, 실리카(SiO), 산화알루미늄(AlO)의 합성체로 이루어지며 원통체에 담긴 상태로 구성된 것을 특징으로 하는 흐름형 유 수분리장치.
7. 청구항 2, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타공판 또는 타공관의 재질은 티타늄 또는 스테인레스, 알루미늄의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 흐름형 유수분리장치.

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