KR20160109649A - 방류되어지는 하,폐수열을 이용한 지역 난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수 처리장의 하수처리조에 방류수열원 회수관으로 터보냉동기가 연결되어지게 됨으로 하수종말 처리장에서 버려지는 미활용에너지인 방류수열원을 터보냉동기에 의해 온도를 상승시켜 각 지역에 냉난방 및 급탕으로 공급할 수 있게 되어 재활용에 의한 연료비 절감과 에너지 효율 및 경제성을 최대화할 수 있는 하수 처리장의 방류수열원을 이용한 지역 난방 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 하수 처리장(1)에서 처리되어 방류되어지는 하,폐수열을 이용한 지역 냉난방시스템에 있어서, 상기 하수 처리장(1)의 하수처리조(1a)에 하수처리조(1a)로부터 방류되어지는 하,폐수의 방류수열원을 열교환시킬 수 있도록 방류수열원 회수관(2)으로 하수열교환기(3)가 연결 설치되어지며, 상기 하수열교환기(3)에서 열교환되어 공급되는 방류수열원을 가열시켜 지역의 각 세대별로 난방 및 온수로 공급할 수 있도록 하수열교환기(3)에 연결배관(4)으로 5℃ ~ 15℃의 냉수와 65℃ ~ 75℃의 냉각수를 동시에 생산하여 냉난방 및 급탕으로 공급할 수 있는 터보냉동기(5)가 연결 설치되어짐을 특징으로 한다.

Description

방류되어지는 하,폐수열을 이용한 지역 난방 시스템{THE AREA AIR CONDITIONING SYSTEM WHICH USES THE DISCHARGE HEAT SOURCE}

본 발명은 방류되어 버려지는 방류수열원을 이용한 터보냉동기 지역냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수처리조에 방류수열원 회수관으로 터보냉동기가 연결되어지게 됨으로 버려지는 미활용에너지인 방류수열원을 터보냉동기에 의해 저온(5℃ ~ 15℃)의 냉수와 동시에 고온(65℃ ~ 75℃)의 냉각수를 사용하여 각 지역에 냉난방 및 급탕으로 공급할 수 있게 되어 재활용에 의한 연료비 절감과 에너지 효율 및 경제성을 최대화할 수 있는 방류되는 하,폐수의 방류수열원을 이용한 지역 난방 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 인간의 일상생활과 관련되어 발생하는 오수는 각 가정이나 산업체에 설치된 오수정화시설, 정화조 및 하ㆍ폐수종말 처리시설이나 농공단지 오ㆍ폐수 처리시설 등에서 처리되고 있다.

특히, 우리나라의 오수발생량은 1998년말 전국의 생활오수 발생량은 15,467천톤이며, 2000년에는 17,542천톤 정도이며, 앞으로 점차적으로 증가추세에 있는 실정이다.

인간 생활과 관련된 오ㆍ폐수 발생지는 일반가정, 음식점 등의 화장실, 목욕탕, 주방 등이며, 오수의 발생량은 물 사용량과 비례하고 주요 오수발생원은 수세식변소와 일상생활 중에 사용하는 물이 오수로 변하게 되고, 오수의 발생량은 오염원 및 상수 급수량의 증가에 따라 계속적으로 증가하고 있다.

이에 2000년부터는 오수, 분뇨 및 축산폐수에 관한 법률시행규칙에 의하여 오수정화시설의 처리용량에 관계없이 10ppm으로 규제하고 있다.

또한, 산업의 발전과 인구의 도시 집중화 및 생활양식의 다양화로 인하여 물의 수요가 대량으로 필요하게 되었으며, 특히 최근에는 대규모의 아파트가 건설되면서 일정 지역에서 집중적으로 오염부량이 증가되고 있는 실정이다. 대부분 가정에서 배출되는 생활오수는 하수처리장으로 이동되어 하수종말처리장에서 적절한 처리과정을 거치게 한 후 방류수역으로 배출하고 있다.

그러나, 종래에는 방류되어지는 폐수방류수를 재활용할 아무런 방안이 마련되어 있지 못하여 귀중한 에너지 자원이 그대로 유실되었음으로 이와 같은 폐수 및 하수종말 처리장에서 처리된 물이나 하수열원을 다시 효율적으로 처리할 방안이 매우 절실한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 방류되는 방류수열원을 냉수와 고온의 냉각수를 공급하는 터보냉동기를 이용하여 냉난방 및 급탕으로 사용할 수 있도록 냉각 및 가열시켜 순환시키게 됨으로 폐열원의 재사용으로 인해 자원의 낭비는 최소화하면서 경제성을 높여 국가경쟁력을 향상시킬 수 있도록 한 방류되어지는 하,폐수원을 이용한 지역 난방 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하수처리조에서 방류되어지는 하ㆍ폐수 방류열원을 이용하여 각 지역에 냉난방 및 급탕을 공급할 수 있도록 하수처리조에 공급배관으로 냉수와 고온의 냉각수를 동시에 공급하게 되는 터보냉동기가 연결 설치되어짐을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 하수처리조와 터보냉동기 사이에 하수처리조로부터 방류되는 하ㆍ폐수에 포함되어 있는 슬러지의 부착을 방지할 수 있도록 자동세정장치가 형성되어 있는 하수열교환기가 설치되어지게 됨을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 하수처리조에 연결배관으로 냉수와 고온의 냉각수를 동시에 공급하게 되는 터보냉동기를 연결 설치하고 상기 터보냉동기에 냉,난방배관 및 급탕배관을 각 지역의 세대별로 연결하여 하수종말 처리장에서 버려지는 하ㆍ폐수의 방류열원을 예열시켜 지역의 각 세대에 냉,난방 및 급탕을 공급하게 됨으로 버려지는 방류열원의 에너지 자원을 회수 및 재활용하게 되어 경제적인 파급효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지역냉난방 시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 지역냉난방 시스템의 다른 일 예를 도시한 예시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 지역냉난방 시스템의 또 다른 일 예를 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 지역냉난방 시스템의 터보냉동기를 도시한 개략예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 지역냉난방 시스템을 도시한 예시도이다.

본 발명은 하수처리장(1)의 하수처리조(1a)에 하수처리조(1a)로부터 방류되어지는 하,폐수의 방류수열원을 열교환시킬 수 있도록 방류수열원 회수관(2)으로 하수열교환기(3)가 연결 설치되어지며, 상기 하수열교환기(3)에서 열교환되어 공급되는 방류수열원을 가열시켜 지역의 각 세대별로 냉난방 및 온수로 공급할 수 있도록 하수열교환기(3)에 연결배관(4)으로 냉수와 고온의 냉각수를 동시에 공급하게 되는 터보냉동기(5)가 연결 설치되어진다.

또한, 상기 하수열교환기(3) 내부에는 하수처리조(1a)로부터 방류되어지는 하,폐수에 포함되어 있는 슬러지를 제거할 수 있도록 스폰지 볼이나 브러쉬 방식의 자동세정장치(21)가 형성되어진다.

상기에서 터보냉동기(5)를 첨부된 도면 도 6을 참조하여 간략하게 살펴보면, 증발기(51)에서 증발된 냉매가스는 터보압축기(52)에서 압축되어 고온,고압의 가스가 되어 응축기(53)로 보내지게 되며, 냉매가스는 응축기(53)에서 응축되어 액상이 되고 이 액냉매를 응축기(53) 바닥에서 추가하여 밸브(54)에서 팽창하고 온도 및 압력강하가 일어나게 되고, 팽창된 냉매는 액상과 기상이 혼재하는 상태로 증발기(51)로 유입되어진다.

본 발명에 따른 지역냉난방 시스템은 첨부된 도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하수처리조(1a)에 방류수열원 회수관(2)으로 연결된 하수열교환기(3)에는 하수처리조(1a)에서 처리되어 방류되는 방류수열원을 각 세대에 냉수로 공급할 수 있도록 냉수저장조(6)가 냉수순환배관(7)으로 연결되어진다.

이와 함께, 본 발명은 첨부된 도면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 터보냉동기(5)에는 온수순환배관(8)으로 연결되어 터보냉동기(5)로부터 가열되는 온수를 각 세대별로 공급하기 위해 저장하게 되는 온수저장조(9)가 형성되어진다.

이때, 상기 온수저장조(9)에는 첨부된 도면 도 4에 도시된 바와 같이 물의 온도에 따른 비중 차이를 이용할 수 있도록 내부에 상,하로 다수의 디퓨져(91)가 형성되어진다.

또한, 첨부된 도면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 온수저장조(9)에는 상부의 디퓨져(91)와 연결배관(4a)으로 터보냉동기(5)로부터 온수의 온도가 대략 70℃로 공급되어질 때 약 80℃로 가열시킬 수 있도록 보조보일러(10)가 연결 설치되어진다.

그리고, 첨부된 도면 도 5에서와 같이 상기 보조보일러(10)에는 하수종말 처리장(1)에서 발생되는 부생가스를 보조보일러(10)의 동력원으로 사용할 수 있도록 가스저장조(20)가 부생가스 공급배관(30)으로 연결되어지게 된다.

또한, 상기 보조보일러(10)와 온수저장조(9)를 연결하는 연결배관(4a)에는 열병합발전기(40)가 연결되어진다.

상기와 같은 시스템으로 이루어진 본 발명에 따른 작용효과를 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 상기 하수종말 처리장(1)의 하수처리조(1a)에서 처리되어진 하,폐수의 방류수열원이 방류수열원 회수관(2)을 통해 하수열교환기(3)내로 유입되어지게 되며, 상기 하수열교환기(3)에서 방류수열원이 열교환한 후 연결배관(4)을 통해 터보냉동기(5)로 유입되어지게 된다.

이때, 상기 방류수열원 회수관(2) 내부에 자동세정장치(21)가 형성되어지게 됨으로 하수처리조(1a)에서 처리되어 방류되는 하,폐수의 방류수에 포함되어 있는 슬러지가 방류수열원 회수관(2)에 부착되지 않게 되는 것이다.

상기 터보냉동기(5)로 유입되어지는 방류수열원은 터보냉동기(5)의 작동에 의해 높은 온도로 가열되어지게 되면서 각 지역의 세대별로 급탕 및 온수로 공급되어지게 되는 것이다.

또한, 상기 하수처리조(1a)로부터 방류수열원 회수관(2)을 통해 회수되어지는 하,폐수의 방류수는 대략 10℃로 공급되어지게 되어 상기 하수열교환기(3)를 거쳐 냉수순환배관(7)을 통해 각 세대에 냉수로 공급될 수 있도록 냉수저장조(6)에 공급되어지게 되는 것이다.

이와 함께, 상기 냉수저장조(6)에서 각 세대로 공급되고 냉수순환배관(7)을 통해 순환되어지는 냉수는 방류관(11)을 통해 외부로 방류되어지게 되는 것이다.

그리고, 상기 터보냉동기(5)로부터 가열되어 온수순환배관(8)으로 공급되는 온수는 온수저장조(9)에 각 세대에 공급될 수 있도록 저장되어지게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기 터보냉동기(5)에서 온수순환배관(8)을 통해 온수저장조(9)로 공급되어지는 온수의 온도가 대략 70℃일 때에는 상기 보조보일러(10)를 가동시켜 온수저장조(9)로 공급되는 온수를 물의 온도에 따른 비중 차이를 이용한 디퓨져(91)로 1,2차를 통해 대략 80℃로 가열시켜 온수효율을 높여주게 되는 것이다.

이때, 상기 보조보일러(10)를 가동시키게 되는 동력원은 하수종말 처리장(1)에서 발생되는 부생가스를 이용하여 높은 온도로 열원을 공급할 수 있게 됨으로 부생가스 공급배관(30)의 크기를 최소화할 수 있게 되어 공사비를 절감할 수 있으며, 또한 수송동력이 줄어들게 됨으로 에너지를 최소화하여 운전비를 줄일 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 하수종말 처리장 1a : 하수처리조
2 : 방류수열원 회수관 3 : 하수열교환기
4 : 연결배관 5 : 터보냉동기
6 : 냉수저장조 7 : 냉수순환배관
8 : 온수순환배관 9 : 온수저장조
10 : 보조보일러 20 : 가스저장조
21 : 자동세정장치 30 : 부생가스 공급배관
40 : 열병합발전기 51 : 증발기
52 : 터보압축기 53 : 응축기
54 : 밸브 91 : 디퓨져

Claims (1)

1. 하수처리장(1)에서 처리되어 방류되어지는 하,폐수열을 이용한 지역 난방시스템에 있어서,
   상기 하수처리장(1)의 하수처리조(1a)에 하수처리조(1a)로부터 방류되어지는 하,폐수의 방류수열원을 열교환시킬 수 있도록 방류수열원 회수관(2)으로 하수열교환기(3)가 연결 설치되어지며,
   상기 하수열교환기(3)에서 열교환되어 공급되는 방류수열원을 가열시켜 각 지역의 세대별로 냉난방 및 온수로 공급할 수 있도록 하수열교환기(3)에 연결배관(4)으로 냉수와 고온의 냉각수를 동시에 공급하게 되는 터보냉동기(5)가 연결 설치되어지며,
   상기 하수열교환기(3)와 터보냉동기(5)에는 각 지역의 세대별로 냉수를 공급하고 환수하게 되는 냉수순환배관(7)이 연결 설치되어짐을 특징으로 하는 하수처리장의 방류수열원을 이용한 지역 난방 시스템.

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