KR20180002245A - 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치 - Google Patents
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Abstract
전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치가 개시된다. 파티클이 포함된 산 및 알카리 스크리버 폐수를 처리하는 전기응집장치; 물에 금속 전극을 담그고 금속 전극에 전기를 걸어 양극에서 이온이 발생하고 음극에서 수소가 발생하는 전기조; 이온에 의한 응집물을 제거하는 응집조; 수소에 의한 버블에 따른 부산물을 제거하는 부산조; 파티클을 필터링하는 필터조; 및 전기조, 응집조, 부산조, 필터조를 거친 물을 재사용하는 순환수처리기를 포함한다. 따라서 순환수의 재이용을 위해 순환수 내의 고형물을 제거하는 것을 가장 우선적으로 선행되었으며 통해 부유물질 및 오염물질에 의한 스크러버 내무막힘 현상으로 발생하는 스크러버 처리효율 감소문제를 생물여과막을 통해 응집 혼화된 부유물질 오염물질을 제거하여 순환수를 재용하는 기술로써 기존 공정에 비하여 시설비, 유지관비를 각각 30%, 40% 절감할 수 있을 것으로 예상된다.
Description
본 발명은 파티클이 포함된 산 및 알카리 스크러버 폐수를 효과적으로 처리 제거하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 개발된 전기응집, 여과 공정을 개선하고 소형화하여 기존의 스크러버 장치에 쉽게 추가 설치하여 폐수에 고농도로 농축된 산 및 알카리 스크러버 폐수를 금속 전극을 이용해 효과적으로 응집처리하고 탁도를 유발하는 파티클을 여과해 처리수를 수계에 방류하거나 순환율을 높여 비용절감을 할 수 있는 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치에 관한 것이다.
대기오염에 대한 제어는 다른 오염원들과 비교해서 볼 때 가시적인 현상으로 판단하기 어렵기 때문에 대기오염에 대한 현상을 간과하여 더욱 피해가 클 수밖에 없는 실정이다.
산업생산활동 각 공정에서 발생하는 각종 유해가스 및 미세먼지는 그 종류도 다양하며 인체에 미치는 영향도 다양하여 적절한 제어 및 정화기술을 적용하기가 어려운 실정이다.
이러한 유해가스는 주로 악취, 휘발성 유기화합물(VOCs), 불화성 가스(PFC), 유독성 가스 등으로 구분할 수 있으며, 구 동안 이의 제어 및 정화 기술 등이 많이 개발되어 적용돼 오고 있지만, 유지관리가 어렵고 또한 유지관리비가 많이 소요 되는 증 경제성이 떨어지는 현실이라고 볼 수 있다.
이러한 정화기술 중 가장 보편적으로 사용하는 것이 스크러버며 이 시스템은 가스 속의 고액 미립자를 액(보통물을 사용함)을 이용하여 포집시키는 원리로 오염물질을 제거 하고 비교적 높은 포집 효율을 기대할 수 있기 때문에 가장 널리 사용되고 있다.
이러한 스크러버 시스템은 보통 처리용량 1 cmm(cm3/min)에 분당 2L의 용수가 요구되고 있고 보통 규모가 큰 공장에서 사용하는 스크러버의 용량은 500~1500 cmm으로 이에 필요한 용수의 양은 일당 1440 ~ 4320 톤이 요구된다.
가스상 오염물질이 흡수 처리되기 위해서는 흡수액과의 접촉이 필요하며 처리효율을 높이기 위해서는 흡수액과 접촉 범위가 넓어야 하고, 접촉 시간이 길어야 한다. 이 두 가지를 만족시키기 위해 스크러버 상수에 노즐을 두고 흡수액을 작은 방울로 만들어 아래쪽으로 뿌려주어 흡수액의 표면적을 크게 만들며, 또 스크러버 내부에 충전물을 채워주어 가스가 머무는 체류시간이 길어지게 할 뿐만 아니라 흡수액과 가스가 접촉하는 표면적을 넓게 해준다.
가스상 오염물질은 흡수액 표면에서 흡수액으로 녹아 들어가 이온 형태를 띠게 된다. 접촉면적과 접촉시간이 길수록 가스의 오염물질 농도는 낮아지게 되지만 흡수액의 이온 농도가 높아지면 더 이상 녹아들어가지 않아 처리효율이 낮아진다. 따라서 흡수액의 오염물질 농도를 낮춰주고 가스와 함께 상부로 나가거나 증발되는 흡수액을 보충하기 위해 스크러버 하부로 물을 계속 공급해 주며, 흡수액을 펌프를 이용하여 스크러버 상부로 올려 뿌려준다.
단순히 물로 처리 되지 않거나, 흡수액의 농도가 너무 높아질 경우 다른 화합물을 흡수액에 넣어주어 반응시켜 가스상 오염물질을 제거한다. 보통 산성가스의 처리에 많이 쓰이며, 첨가되는 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화 칼륨(KOH), 탄산나트륨(NA2CO3), 석회류 등이 쓰인다. 스크러버에 공급되는 물은 적절한 pH를 유지하는 데에도 이용된다.
스크러버 시스템은 그 처리과정에서 막대한 용수의 양이 필요하기 때문에 처리과정에서 사용된 물의 90%이상을 재사용(순환수)하여 운전하고 있다.
상기 방법은 용수 사용량을 저감 할 수 있으나 재사용된 횟수가 증가되면서 발생하는 부유물질과 오염물질의 부하량 증가로 인해 용수를 분출하는 노즐과 팩킹이 폐색되어 스크러버 내부의 막힘현상으로 인해 처리효율이 감소되는 경향을 나타내며, 주기적으로 부품교체 비용과 이에 따른 인건비가 소용되고 있는 실정이다.
스크러버 순환수의 연간 교체주기 현황을 나타낸 표를 보면 알 수 있듯이 연간 50회 교체하는 업체가 가장 많은 것으로 나타나며 교체주기가 짧은 시설에서도 노즐막힘으로 인한 처리효율 저하 문제가 발생하고 있다. 이는 순환수교체가 제대로 이루어지지 않거나 근본적인 문제를 해결할 수 있는 기술의 한계가 있는 것으로 사료된다.
따라서 재사용하는 용수(순환수)의 부유물질 및 오염물질의 부하를 저감 시켜 스크러버 내부의 막힘현상을 방지 하여 처리효율을 유지할 수 있는 새로운 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 부유물질 및 오염물질의 부하를 저감시킬 수 있는 전기응집 처리장치를 이용하여 물리화학적 및 생물학적으로 처리한 후 재이용함으로써 물의 사용량을 저감하고, 스크러버에서 발생된 순환수를 재사용함에 있어 부유물질과 오염물질에 의한 스크러버 내부 막힘현상을 감소시켜 스크러버처리 효율 감소문제를 해결하고, 스크러버의 안정적인 처리효율을 유지하도록 하는 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물로 파티클을 제거하는 스크러버; 물에 금속 전극을 담그고 금속 전극에 전기를 걸어 양극에서 이온이 발생하고 음극에서 수소가 발생하는 전기조; 이온에 의한 응집물을 제거하는 응집조; 수소에 의한 버블에 따른 부산물을 제거하는 부산조; 파티클을 필터링하는 필터조; 및 전기조, 응집조, 부산조, 필터조를 거친 물을 재사용하는 순환수처리기를 제공한다.
전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치는 응집물과 부산물 제거량이 일정 레벨을 초과할 경우 적재함에서 새 필터를 가져와서 사용된 필터를 새 필터로 교체하고 사용된 필터를 적재함에 적층하는 필터 교체부를 더 포함한다.
필터 교체부는 적재함에 새 필터의 개수가 일정 개수 이하로 낮아질 경우 필터 부족을 알리고, 사용된 필터를 제거하고 새 필터를 적재함에 채워넣는다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치를 이용할 경우에는 순환수의 재이용을 위해 순환수 내의 고형물을 제거하는 것을 가장 우선적으로 선행되었으며 통해 부유물질 및 오염물질에 의한 스크러버 내부막힘 현상으로 발생하는 스크러버 처리효율 감소문제를 생물여과막을 통해 응집 혼화된 부유물질 오염물질을 제거하여 순환수를 재용하는 기술로써 기존 공정에 비하여 시설비, 유지관비를 각각 30%, 40% 절감할 수 있을 것으로 예상된다.
또한 스크러버의 고형물을 제거하기 위한 기존 방법에서 문제가 되었던 슬러지 발생에 따른 침전조 또는 부상조의 부수적인 공정이 추가로 필요하지 않기 때문에 고형물의 부하가 작은 경우에는 응집제의 주입없이 여과공정만을 적용하여 유지관리 편의를 증가시키고 경제성을 향상 시킬 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치를 보인 예시도이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 전기응집 처리장치를 이용하여 부유물질 및 오염물질을 물리화학적 방법으로 처리한 후 재이용할 수 있는 장치로써, 여재를 채운 후 상향류 방식으로 유입수를 유입시키게 되면 유입수가 상향류로 흐르면서 유입수에 함유된 고형물이 여재 사이에서 여과가 되는 원리를 이용하며 세정수의 조건에 따라서 여과 전 단계에 전기분해에 의한 응집을 통해 응집 혼화된 부유물질을 제거하여 순환수로 이용하여 효율을 향상시키는 폐수처리시스템을 주요 기술적 구성으로 한다.
순환수 처리 및 재이용 공급 장치의 공정은 순환수의 특성에 따라 전극판을 달리하여 오염물질을 응집시키고 부산조에서 미세버블에 의한 부상으로 고형물을 효과적으로 제거하여 이를 재이용하는 공정으로써, 스크러버에 사용되는 순환수의 재이용율 향상과 폐수처리장으로 유입되는 폐수의 부하량 감소와 운영관리상의 안정성을 동시에 부각할 수 있는 장치이다.
각 반응조의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
스크러버에서 발생되는 순환수는 응집반응조로 유입되며, 순환수 특성에 따라 액상의 무기응집제를 응집반응조에 첨가한다. 이때 응집반응조에서는 무기응집제에 의해 응집물이 형성되고 적정속도로 교반이 되어 응집물이 형성되면서 오염물질이 함께 응집물에 흡착되어 수중에 있는 오염물질을 분리할 수 있게 된다.
한편 무기응집제에 의해 생성되는 산에 의해 알칼리도가 소모되는데 소모되는 알칼리도를 보충시키기 위해서 또는 응집반응을 위한 적정 pH를 유지하기 위해 염이나 산 같은 화학물질을 주입할 수도 있다.
응집물에 의해 응집된 오염물질과 고형물질은 여과탱크에서 생물여과막 여재에 의해 수중의 불순물이 포착되어 산화·분해되고, 여재에 의한 기계적 체 분리 작용과 표면부착에 의해 고형물질 제거된다. 여과탱크 안에서 여재에 생물막이 형성되면 생물막에 유기물 산화, 질산화 및 탈질 등을 담당하는 다양한 미생물이 여재 표면에 부착 성장하여 점성이 있고 젤리와 같은 구조를 형성하는 집합체를 이루는데 여재에 부착된 미생물은 세포 합성 등에 필요한 에너지를 얻기 위해 유기물질을 분해함과 동시에 세포증식이 이루어진다.
오염물질이나 고형물의 부하가 적은 경우에는 응집제 투여 없이 응집반응조를 거치거나 또는 거치지 않고 여과탱크를 거쳐 생물여과막 여재에 의해 고형물을 제거하여 처리단계를 간소화 하여 순환수를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
실시예 1
스크러버 시스템으로부터 발생되는 순환수를 응집조로 유입시킴으로써, 전기응집으로 오염물질을 응집제거하여 순환수를 재이용하거나 처리수의 오염물 부하를 줄여 하폐수처리장으로 방류할 수 있는 수처리 시스템이다.
더욱 구체적으로는, 유입수인 스크러버 순환수를 유입시켜 순환수 성상에 따라 응집제 주입 후 교반을 통해 응집물을 형성시키고 최적의 응집을 위해 pH 조정제를 투입 하여 오염물질을 응집시키는 응집조와,
응집조의 후단에 위치하여, 오염물질을 흡착한 슬러지와 고형물질을 여재를 이용하여 분리시키고 처리수를 다시 스크러버 순환파이프 라인으로 보내 순환수로서 재이용하거나 하폐수처리장으로 보내 방류하는 목적을 지닌 여과조로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 스크러버 순환수 재이용 시스템은 스크러버 시스템으로부터 발생하는 순환수를 본 발명 장치를 통해 오염물질 및 부유물질을 제거하여 스크러버 내부 막힘 현상과 팩킹 오염 등 이로 인한 잦은 부품교체 및 처리효율저하를 방지하고 스크러버 순환수의 재이용율과 효율을 높여줌으로써 유지관리비용을 크게 줄일 수 있다. 재이용 외에 처리된 순환수를 하폐수처리장으로 유입함으로써, 운영관리상 안정성과 경제성을 도모할 수 있고 스크러버 시설뿐만 아니라 냉각탑 순환수의 재이용에 적용 가능하다. 많은 공간을 필요하지 않으므로 기존 스크러버 시설에 도입하기에 유용하며 고형물을 제거하기 위한 기존 방법에서 문제가 되었던 슬러지 발생에 따른 침전조 또는 부상조의 부수적인 추가 설치가 필요 없는 기술로서 공정의 단순화와 자동화로 관리 및 운전이 용이하기 때문에 산업상 이용가능성이 크다.
스크러버 처리수를 응집제를 주입하여 오염물질을 응집제거 하고 여재 또는 생물막여재를 이용한 여과조에서 고형물질을 여과하여 오염물질과 부유물질을 제거한다. 오염물질과 부유물질이 제거된 스크러버 처리수는 다시 스크러버 시스템으로 반송되어 순환수로써 스크러버 처리수로써 재이용된다. 일반적으로 스크러버 처리수의 특성과 성상을 고려하여 낮은 오염물질농도에는 응집제 주입 없이 통과시켜 여재 또는 생물막여재를 이용한 여과공정으로 고형물질을 제거할 수 있다. 공정의 유연함은 공정을 단순화시키고 유지비용을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 여과공정을 거친 스크러버 처리수는 재순환하여 스크러버 처리수로써 재이용하거나 하폐수처리장으로 방류가능케 하는 수처리 장치이다.
스크러버 순환수 처리장치의 응집조는 유입되는 스크러버 순환수의 특성과 성상에 따라 응집제를 주입할 수 있으며, 응집물의 형성을 높이기 위해 교반속도를 조정할 수 있으며, 응집효율을 높이기 위해 pH조정제를 사용할 수 있는 수처리장치이다.
스크러버 순환수 처리장치의 여과조는 스크러버 순환수의 오염물질 및 고형물질의 성상에 맞는 여재를 사용함으로써 오염물질 및 고형물질을 분리하는 장치이다.
스크러버 순환수 처리장치의 여과조는 오염물질과 고형물질을 분리한 처리수를 전량 또는 일부를 스크러버 순환수로 재이용할 수 있는 수처리 장치이다.
스크러버 순환수 처리장치의 여과조는 오염물질과 고형물질을 분리한 처리수를 전량 또는 일부를 하폐수처리장으로 방류할 수 있는 수처리 장치이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치를 보인 예시도이다.
물로 파티클을 제거하는 스크러버(110); 물(121)에 금속 전극(122)을 담그고 금속 전극(122)에 전기를 걸어 양극에서 이온이 발생하고 음극에서 수소가 발생하는 전기조(120); 이온에 의한 응집물(131)을 제거하는 응집조(130); 수소에 의한 버블에 따른 부산물(141)을 제거하는 부산조(140); 파티클을 필터링하는 필터조(150); 및 전기조(120), 응집조(130), 부산조(140), 필터조(150)를 거친 물을 재사용하는 순환수처리기(160)를 포함한다.
스크러버(110)는 물로 불소농도가 높은 스크러버폐수의 불소화합물, 또는 산 및 알카리 스크리버 폐수, 또는 파티클을 제거한다. 스크러버(110)는 수막전기집진장치일 수 있다. 스크러버(110)는 집진판(111)에 전기를 걸어 파티클 입자가 집진판으로 모이고 집진판에 도포된 수막(112)에 의해 파티클을 제거한다. 스크러버(110)는 물을 이용하여 파티클을 제거하며 사용된 물을 재사용하고자 한다.
전기조(120)는 물(121)에 금속 전극을 담그고 금속 전극에 전기를 걸어 양극(122)에서 이온이 발생하고 음극에서 수소가 발생한다.
응집조(130)는 금속 전극에서 발생한 이온에 의한 응집물(131)을 제거한다. 금속 전극은 알루미늄, 구리, 철 중 어느 하나이다. 금속 전극에서 발생한 이온이 물에 용해된 파티클과 반응하여 응집물(131)을 생성한다. 응집물(131)이 응집조(130)에 쌓인다. 응집조(130) 아래에 쌓인 응집물(131)은 무한 궤도로 구동되는 제거판에 의해 제거된다. 제거판은 응집물(131)을 걷어 내고 응집조(130)를 청소한다. 제거판에 의해 걷어 낸 응집물(131)은 따로 적재 처리된다.
부산조(140)는 음극에서 발생한 수소에 의한 버블에 따른 부산물(141)을 제거한다. 음극에서 발생한 수소가 버블을 만든다. 버블은 부산물(141)을 생성한다. 부산물(141)은 물 위에 뜨고 부산조(140)에 있다. 부산조(140) 위에 쌓인 부산물(141)은 무한 궤도로 구동되는 제거판에 의해 제거된다. 제거판은 부산물(141)을 걷어 내고 부산조(140)를 청소한다. 제거판에 의해 걷어 낸 부산물(141)은 따로 적재 처리된다.
필터조(150)는 파티클을 필터링한다. 필터조(150)는 멀티 필터를 포함한다. 멀티 필터는 배기 가스 중 처리하고자 하는 성상에 따라 필터의 밀도, 두께 및 필터의 수량을 결정한다.
순환수처리기(160)는 전기조(120), 응집조(130), 부산조(140), 필터조(150)를 거친 물을 재사용한다.
필터 교체부(170)는 응집물(131)과 부산물(141) 제거량이 일정 레벨을 초과할 경우 적재함(171)에서 새 필터를 가져와서 사용된 필터를 새 필터로 교체하고 사용된 필터를 적재함(171)에 적층한다. 필터 교체부(170)는 적재함(171)에 보관 중인 새 필터 위치를 알고 있고 교체가 필요한 경우 사용된 필터를 빈 공간에 적재하고 새 필터로 교체할 수 있다.
필터 교체부(170)는 적재함(171)에 새 필터의 개수가 일정 개수 이하로 낮아질 경우 필터 부족을 알리고, 사용된 필터를 제거하고 새 필터를 적재함(171)에 채워넣는다. 필터 교체부(170)는 필터 부족을 알려 새 필터를 적재함(171)에 채워넣도록 사용자에게 지시한다. 사용자는 새 필터를 적재함(171)에 채워넣고 새 필터 위치를 필터 교체부(170)에 설정한다.
필터 교체부(170)는 일일 필터 사용량을 측정하고, 익일 필터 사용량을 예측한다. 필터 교체부(170)는 예측된 익일 필터 사용량에 맞게 필터를 준비한다. 필터 교체부(170)는 익일 필터 사용량을 예측할 수 있으므로 필터 사용을 계획할 수 있다. 필터 사용이 계획되므로 필터 부족 사건이 발생하지 않는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 스크러버 120: 전기조
121: 물 122: 금속 전극
130: 응집조 131: 응집물
140: 부산조 141: 부산물
150: 필터조 160: 순환수처리기
170: 필터 교체부 171: 적재함
121: 물 122: 금속 전극
130: 응집조 131: 응집물
140: 부산조 141: 부산물
150: 필터조 160: 순환수처리기
170: 필터 교체부 171: 적재함
Claims (3)
- 파티클이 포함된 산 및 알카리 스크리버 폐수를 처리하는 전기응집장치;
상기 물에 금속 전극을 담그고 상기 금속 전극에 전기를 걸어 양극에서 이온이 발생하고 음극에서 수소가 발생하는 전기조;
상기 이온에 의한 응집물을 제거하는 응집조;
상기 수소에 의한 버블에 따른 부산물을 제거하는 부산조;
상기 파티클을 필터링하는 필터조;
상기 전기조, 상기 응집조, 상기 부산조, 상기 필터조를 거친 물을 재사용하는 순환수처리기를 포함하는 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치. - 제1항에 있어서,
상기 응집물과 상기 부산물 제거량이 일정 레벨을 초과할 경우 적재함에서 새 필터를 가져와서 사용된 필터를 상기 새 필터로 교체하고 상기 사용된 필터를 상기 적재함에 적층하는 필터 교체부를 더 포함하는 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치. - 제2항에 있어서,
상기 필터 교체부는,
상기 적재함에 상기 새 필터의 개수가 일정 개수 이하로 낮아질 경우 필터 부족을 알리고, 상기 사용된 필터를 제거하고 상기 새 필터를 적재함에 채워넣는 전기응집을 활용한 스크러버 순환수 재이용 장치.
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| CN110787484A (zh) * | 2018-08-03 | 2020-02-14 | 广西田东兴鹏精细化学品有限公司 | 一种2-乙基蒽醌闭环萃取液的碱洗及碱洗废水处理工艺 |
| KR102508684B1 (ko) * | 2021-10-27 | 2023-03-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 초음파 전극 응집을 이용한 염 제거 장치 및 이를 포함하는 가스 스크러버 시스템 |
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| KR102508684B1 (ko) * | 2021-10-27 | 2023-03-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 초음파 전극 응집을 이용한 염 제거 장치 및 이를 포함하는 가스 스크러버 시스템 |
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