KR20180036508A - 배수처리장치 및 배수처리방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 본 발명은, 배기가스의 세정에 사용한 액체 중에 포함되는 고형성분의 회수효율을 향상시킴과 아울러, 배기가스의 세정에 사용한 액체 중의 유분을 효율적으로 처리할 수 있는 배수처리장치 및 배수처리방법을 제공한다.
(해결수단) 배기가스의 세정에 사용되어 배기가스 중의 고형성분을 함유하는 액체를 버퍼탱크(3)에 저류시킨 후에, 고액분리기(4)에 의하여 액체와 고형성분을 분리시켜서, 고형성분을 슬러지 탱크(5)에 저류시키는 배수처리방법에 있어서, 버퍼탱크(3)에 교반기구(7)를 배치하고, 이 교반기구(7)에 의하여 버퍼탱크(3)에 저류되어 있는 액체를 교반함과 아울러, 액면(10)의 근방에 회수기구(8)를 배치하고, 이 회수기구(8)에 의하여 액면에 부유하는 스컴(S)을 회수한다.

Description

배수처리장치 및 배수처리방법{WASTEWATER TREATMENT DEVICE AND WASTEWATER TREATMENT METHOD}

본 발명은, 배기가스(排氣gas)의 세정에 사용한 액체를 처리하는 배수처리장치(排水處理裝置) 및 배수처리방법에 관한 것으로서, 상세하게는 배기가스의 세정에 사용한 액체 중에 포함되는 고형성분(固形成分)의 회수효율을 향상시킴과 아울러, 배기가스의 세정에 사용한 액체 중의 유분(油分)을 효율적으로 처리할 수 있는 배수처리장치 및 배수처리방법에 관한 것이다.

선박의 주기(主機) 등으로부터 발생하는 배기가스에 해수(海水)를 접촉시켜서, 배기가스 중의 매진(煤塵)이나 황화물(黃化物) 등의 고형성분을 해수 중에서 회수하는 배기가스 처리장치(이하, 스크러버(scrubber)라고 하는 경우도 있다)가 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌1을 참조).

특허문헌1은, 스크러버로부터의 배수(이하, 스크러버 배수라고 하는 경우가 있다)를 원심분리기에 의하여 고형성분과 액체로 분리하고, 고형성분을 슬러지 탱크(sludge tank)에 저류시키고, 액체를 선박의 외부로 배출하는 배기가스 처리장치를 제안한다.

스크러버 배수를 원심분리기에 공급하는 도중에, 스크러버 배수에 포함되어 있는 유분이, 해수와 격렬하게 혼합되어 유화(乳化)되는 경우가 있다. 유분의 유화에 의하여 발생하는 유탁액(乳濁液)(이하, 스컴(scum)이라고 하는 경우가 있다)은, 스크러버 배수 중의 매진 등의 고형성분을 내포(內包)하는 경우가 있다. 이 스컴은 높은 점성을 갖는 크림모양의 유체이고, 주로 해수로 이루어지는 스크러버 배수보다 비중이 작다.

스컴은 스크러버 배수보다 비중이 작기 때문에 원심분리기에 의하여 처리하였을 경우에, 스컴은 스크러버 배수와 함께 배출되어 버리고 있었다. 즉 스컴에 내포되어 있는 매진 등의 고형성분을 스크러버 배수로부터 분리하여 회수할 수 없었다. 그 때문에 스크러버 배수에 포함되는 매진 등의 고형성분의 회수효율을 향상시키는 것이 종래에는 곤란하였다.

또 유화되지 않은 유분에 매진 등의 고형성분이 부착되어 버리는 경우가 있었다. 유분에 부착된 고형성분은, 겉으로 보기에는 비중이 해수 등의 액체보다 작기 때문에 원심분리기에 의하여 액체로부터 분리하는 것이 곤란하였다. 그 때문에 스크러버 배수에 포함되는 매진 등의 고형성분의 회수효율을 향상시키는 것이 곤란하였다.

한편 스크러버 배수가 유분을 포함한 상태에서는 선박의 외부로 배출될 수 없기 때문에, 스크러버 배수로부터 유분을 제거하기 위한 기기 등을 설치할 필요가 있었다. 배수처리장치를 구성하는 기기가 늘어나기 때문에, 배수처리장치의 제조비용이 많아지게 된다는 문제가 생긴다. 또 유분을 제거하기 위한 기기 등을 설치할 스페이스를 확보할 필요가 있었다. 선박에 이 기기 등을 설치하는 경우에는, 화물 등의 수용 스페이스를 줄이지 않으면 안 되는 문제가 생긴다.

: 일본국 공개특허 특개2004-081933호 공보

본 발명은 상기의 문제를 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 배기가스의 세정에 사용한 액체 중에 포함되는 고형성분의 회수효율을 향상시킴과 아울러, 배기가스의 세정에 사용한 액체 중의 유분을 효율적으로 처리할 수 있는 배수처리장치 및 배수처리방법을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명의 배수처리장치는, 배기가스의 세정에 사용하여 배기가스 중의 고형성분을 함유하는 액체를 저류시키는 버퍼탱크와, 이 버퍼탱크에 저류된 상기 액체와 상기 고형성분을 분리시키는 고액분리기와, 상기 고형성분을 저류시키는 슬러지 탱크를 구비하는 배수처리장치에 있어서, 상기 버퍼탱크 중에 저류되어 있는 상기 액체를 교반하는 교반기구와, 상기 버퍼탱크 중에 저류되어 있는 상기 액체의 액면에 부유하는 스컴을 회수하는 회수기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배수처리방법은, 배기가스의 세정에 사용되어 배기가스 중의 고형성분을 함유하는 액체를 버퍼탱크에 저류시킨 후에, 고액분리기에 의하여 상기 액체와 상기 고형성분을 분리시켜서, 상기 고형성분을 슬러지 탱크에 저류시키는 배수처리방법에 있어서, 상기 버퍼탱크에 교반기구를 배치하고, 이 교반기구에 의하여 상기 버퍼탱크에 저류되어 있는 상기 액체를 교반함과 아울러, 상기 액면의 근방에 회수기구를 배치하고, 이 회수기구에 의하여 상기 액면에 부유하는 스컴을 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스컴에 내포되는 매진 등의 고형성분을 회수기구에 의하여 회수할 수 있기 때문에, 배기가스의 세정에 사용한 액체 중에 포함되는 고형성분의 회수효율을 향상시키기에는 유리하다. 유분에 부착되어 있는 고형성분을 스컴으로서 회수할 수 있기 때문에, 고형성분의 회수효율을 향상시키기에는 유리하다.

교반기구에 의하여 매진과 유분과 해수 등의 접촉 및 교반을 적극적으로 진행시킬 수 있기 때문에, 유분이 유화되어 스컴이 쉽게 발생하게 된다. 스컴을 발생시킴으로써 배기가스의 세정에 사용된 액체로부터 유분을 회수하기 쉽게 되기 때문에, 배수처리장치의 제조비용을 증가시키지 않고 유분을 효율적으로 회수하기에는 유리하다.

버퍼탱크의 상류측에 배치되어 있고 배기가스의 세정에 사용된 액체의 압력을 강하시키는 감압기구를 구비하는 구성으로 할 수 있다.

배기가스의 세정에 사용된 액체의 압력을 감압기구에 의하여 내림으로써, 액체 중에 기포가 발생하여 스컴이 생성되기 쉽게 된다. 적극적으로 발생시킨 스컴을 회수함으로써, 액체 중의 유분의 양을 저하시킬 수 있다.

버퍼탱크에 기포제를 공급하는 기포제 공급기구를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 기포제의 공급에 의하여 버퍼탱크 내에서 스컴이 쉽게 발생하게 된다. 배기가스의 세정에 사용된 액체 중의 유분의 대부분을 스컴으로 할 수 있기 때문에, 유분을 효율적으로 회수하기에는 유리하다.

버퍼탱크에 중화제를 공급하는 중화제 공급기구를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 중화제를 공급하여 버퍼탱크 내의 pH를 소정의 범위로 조정함으로써, 버퍼탱크 내에서 스컴이 쉽게 발생하게 된다.

교반기구가 배치되는 제1구역과 회수기구가 배치되는 제2구역으로 버퍼탱크를 분할하는 둑을 구비하고 있고, 둑이, 액면보다 낮은 위치에 배치되는 상단과, 하단 근방에 형성되고 제1구역으로부터 제2구역으로 액체를 이동시키는 유통구를 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 둑의 설치에 의하여 교반기구에 의한 교반의 영향이나 공급관으로부터 제1구역으로 공급되는 액체의 흐름의 영향을 제2구역 내의 액체는 받기 어렵게 된다. 제2구역의 회수기구의 근방에 모인 스컴이, 액체의 흐름에 의하여 분산되기 어렵기 때문에, 스컴을 회수하기 쉽게 된다.

배수처리장치를 선박에 설치하는 경우에는, 버퍼탱크를 선박의 선저(船底) 근방에 배치하는 구성으로 할 수 있다. 버퍼탱크가 선박의 흔들림의 영향을 받기 어렵게 되기 때문에, 스컴을 효율적으로 회수할 수 있다.

도1은, 본 발명의 배수처리장치를 예시하는 설명도이다.
도2는, 도1의 둑을 예시하는 설명도이다.
도3은, 도2의 둑의 변형예를 예시하는 설명도이다.
도4는, 배수처리장치의 다른 실시형태를 예시하는 설명도이다.
도5는, 분리효율과 기포제 첨가농도의 관계를 예시하는 그래프이다.
도6은, 분리효율과 버퍼탱크 내의 pH의 관계를 예시하는 그래프이다.
도7은, 도1의 변형예를 예시하는 설명도이다.
도8은, 함수율과 회수간격의 관계를 예시하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 배수처리장치(排水處理裝置) 및 배수처리방법을 도면에 나타낸 실시형태에 의거하여 설명한다.

도1에 예시하는 바와 같이 본 발명의 배수처리장치(1)는, 선박 등으로부터 배출되는 배기가스에 해수(海水)나 청수(淸水) 등의 액체를 접촉시킴으로써, 배기가스 중의 매진(煤塵)이나 황화물 등의 고형성분(固形成分)을 액중(液中)에서 회수하는 배기가스 처리장치(排氣gas 處理裝置)(2)에 병설(倂設)되어 있다.

이 배수처리장치(1)는, 배기가스의 세정에 사용되어 배기가스 중의 고형성분을 함유하는 액체를 저류(貯留)시키는 버퍼탱크(buffer tank)(3)와, 버퍼탱크(3)에 저류되어 있는 액체와 고형성분을 분리하는 고액분리기(固液分離機)(4)와, 고형성분을 저류시키는 슬러지 탱크(sludge tank)(5)를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 고액분리기(4)는 중공사막(中空絲膜)으로 구성되어 있다.

또 스크러버(2)나 버퍼탱크(3) 등을 통하게 하는 배관에는 펌프(P)가 설치되어 있다. 펌프(P)는 필요한 장소에 적절하게 설치할 수 있다.

버퍼탱크(3)에는, 스크러버(scrubber)(2)로부터 배출되는 스크러버 배수를 버퍼탱크(3)로 공급하는 공급관(供給管)(6)과, 버퍼탱크(3) 내로 공급되는 스크러버 배수를 교반하는 교반기구(攪拌機構)(7)와, 버퍼탱크(3) 내의 액면(液面)으로 떠오르는 부유물(浮游物)을 회수하는 회수기구(回收機構)(8)가 설치되어 있다.

이 실시형태에서는 교반기구(7)는, 스크러버 배수 중으로 수몰(水沒)된 상태로 배치된 날개가 모터(M)의 동력에 의하여 회전함으로써, 스크러버 배수를 교반하는 회전식 교반기구로 구성되어 있다. 교반기구(7)의 구성은 상기에 한정되지 않으며, 버퍼탱크(3) 내의 스크러버 배수를 교반할 수 있으면 좋다. 교반기구(7)는 예를 들면 버퍼탱크(3) 내에 기포(氣泡)를 공급함으로써 스크러버 배수를 교반하는 기포식 교반기구로 구성하더라도 좋고, 회전식이나 기포식 등 복수의 방식을 조합시킨 교반기구로 구성하더라도 좋다. 즉 교반기구(7)는, 버퍼탱크(3) 내에 배치된 날개가 회전함과 아울러, 이 날개로부터 기포를 발생시키는 교반기구로 구성하더라도 좋다.

공급관(6)의 내경은, 스크러버(2)로부터 배출되는 스크러버 배수로부터 공급관(6) 내가 항상 채워진 상태가 되는 정도의 크기로 설정되어 있다. 또 교반기구(7)가 배치되어 있는 제1구역(F1)과, 회수기구(8)가 배치되어 있는 제2구역(F2)에 버퍼탱크(3)의 내부를 분할하는 둑(dam)(9)이 배치되어 있다.

스크러버(2)로부터 공급관(6)을 통하여 버퍼탱크(3)로 공급되는 스크러버 배수는, 주로 해수 등의 액체로 구성되어 있지만, 배기가스의 세정에 의하여 회수된 매진이나 황화물 등의 고형성분과, 미연소 연료나 실린더 오일 등의 유분(油分)을 포함하고 있다.

스크러버 배수가 스크러버(2)로부터 버퍼탱크(3)로 공급되는 과정에서, 이 유분의 유화(乳化)에 따라 스컴(S)이 발생한다. 스컴(S)은, 공급관(6) 내나 버퍼탱크(3) 내에서 유분과 해수 등이 격렬하게 교반됨으로써 발생한다. 이 스컴(S)은, 크림모양이며 해수 등의 액체에 뜨는 성질을 갖고 있고, 매진 등의 고형성분을 내포하고 있다.

도1에 예시하는 바와 같이 공급관(6)의 하단(下端)(6a)은, 버퍼탱크(3) 내에 저류되어 있는 액체의 액면(10)보다 하방에 설정되어 있다. 스크러버 배수는, 공급관(6) 내를 채운 상태에서 버퍼탱크(3) 내로 공급되기 때문에, 버퍼탱크(3) 내의 액면(10)에 충돌하지 않고 액체 중으로 공급된다. 그 때문에 스크러버 배수 중의 스컴(S)이 액면(10)과 충돌하여 깨져서 작게 분리되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 스컴(S)이 비교적 큰 덩어리의 상태로 버퍼탱크(3)에 공급되기 때문에, 비중이 비교적 작은 스컴(S)을 액면(10)으로 부상시켜서 모으기 쉽다.

또 제1구역(F1)의 스크러버 배수는 교반기구(7)에 의하여 교반되기 때문에, 제1구역(F1) 내에 있어서도 교반된 유분과 매진으로부터 스컴(S)이 발생한다. 즉 교반기구(7)에 의하여 스크러버 배수 중의 유분을 적극적으로 스컴(S)으로 변화시키고 있다. 제1구역(F1) 내에서 발생한 스컴(S)은 액면(10)으로 부상하여 간다.

둑(9)의 상단(上端)(9b)은 액면(10)보다 하방에 설정되어 있기 때문에, 액면(10)으로 떠오른 스컴(S)은 제2구역(F2)쪽으로 서서히 이동하여 간다. 버퍼탱크(3) 내에 둑(9)이 설치되어 있기 때문에, 제2구역(F2) 내의 액체의 이동은 한정적으로 되어, 제2구역(F2)에 있어서 액면(10)은 거의 요동하지 않는다. 즉 교반기구(7)에 의하여 발생하는 액체의 흐름의 영향을 제2구역(F2)의 액체는 거의 받지 않는다.

제2구역(F2)에 있어서 액면(10)이 거의 요동하지 않기 때문에, 스컴(S)을 회수기구(8)의 주위로 모으기 쉽게 된다. 회수기구(8)의 주위에 모인 스컴(S)은, 회수기구(8)에 의하여 회수되어 슬러지 탱크(5)로 보내진다.

본 실시형태의 회수기구(8)는, 버퍼탱크(3) 내의 액체의 액면(10)으로 떠오르고 있는 스컴(S)을 긁어모으는 암부(arm部)와, 이 암부에서 긁어모은 스컴(S)을 회수하는 회수부(回收部)를 구비하는 암식 스컴 회수장치(arm式 scum 回收裝置)로 구성할 수 있다. 회수기구(8)의 구성은 상기에 한정되지 않으며, 액면(10)으로 떠오르고 있는 스컴(S)을 회수하여 슬러지 탱크(5)로 보내는 기능을 갖고 있으면 다른 구성을 채용하더라도 좋다, 회수기구(8)는, 예를 들면 스컴 스키머(scum skimmer)나, 소정의 높이에 개구부를 설정하고 이 개구부 내로 흘러들어 오는 스컴(S)을 회수하는 오버플로우식 배관(overflow式 配管) 등으로 구성하더라도 좋다.

회수기구(8)는, 연속적으로 스컴(S)을 회수하는 구성으로 하더라도 좋지만, 예를 들면 20분 등 소정의 시간이 경과할 때마다 간헐적(間歇的)으로 스컴(S)을 회수하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 회수기구(8)에 의하여 간헐적으로 스컴(S)을 회수한 쪽이, 회수물 전체에 대한 스컴(S)의 비율이 커지게 되어, 스컴(S)과 함께 슬러지 탱크(5)로 보내는 여분의 액체의 양을 억제할 수 있다. 설치되는 슬러지 탱크(5)의 용적을 작게 하기에는 유리하다.

버퍼탱크(3)로 공급된 스크러버 배수는, 주로 둑(9)의 하단(9a)을 통하여 제1구역(F1)으로부터 제2구역(F2)으로 이동한다. 스크러버 배수에 포함되어 있는 고형성분 중에서, 스컴(S)으로 거두어 들이지 못한 고형성분은 버퍼탱크(3) 내에서 침전하면서, 스크러버 배수와 함께 제2구역(F2)으로 이동하여 간다.

버퍼탱크(3) 내의 스크러버 배수의 대부분은, 제2구역(F2)의 중층(中層)으로부터 빼내어져서 스크러버(2)로 보내짐으로써, 스크러버(2)와 버퍼탱크(3)를 순환한다. 버퍼탱크(3)의 저면(底面)(3a)으로부터 스크러버 배수의 일부는 빼내어져서, 중공사막 등의 고액분리기(4)로 보내진다. 고액분리기(4)는 스크러버 배수로부터 고형성분을 분리하여 포집한다. 고액분리기(4)에 의하여 고형성분을 제거한 스크러버 배수는 3방향 밸브(11)를 경유하여 버퍼탱크(3)의 제2구역(F2)으로 되돌려진다. 고액분리기(4)로부터 버퍼탱크(3)로 되돌려지는 스크러버 배수는 제1구역(F1)으로 되돌려도 좋다.

연료의 연소에 의하여 발생하여 배기가스에 포함되는 물 등에 의하여 버퍼탱크(3) 내의 액체의 양이 증가하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 고액분리기(4)의 하류측에 배치되어 있는 3방향 밸브(11)를 절체(切替)하여, 버퍼탱크(3)가 아니라 선박 외부로 액체를 배출한다.

버퍼탱크(3) 내에 회수기구(8)를 설치하는 구성에 의하여, 스컴(S)에 내포되는 고형성분을 회수하여 슬러지 탱크(5)로 보낼 수 있다. 스컴(S)에 내포되어 있었기 때문에 종래 원심분리기에 의하여 회수할 수 없었던 고형성분을 회수할 수 있으므로, 고형성분의 회수효율을 향상시킬 수 있다.

교반기구(7)를 설치하는 구성에 의하여, 고형성분이 부착된 유분을 적극적으로 스컴(S)으로 변화시킬 수 있다. 유분에 부착된 상태로서 종래에 회수할 수 없었던 고형성분을 스컴(S)으로서 회수할 수 있기 때문에, 고형성분의 회수효율을 향상시킬 수 있다.

고형성분을 스컴(S)에 내포시킨 상태로 회수하는 구성에 의하여, 대형의 원심분리기 등 큰 동력이 필요한 고액분리기(4)를 설치하지 않더라도, 중공사막 등 간단한 것으로 스크러버 배수로부터 고형성분을 비교적 효율적으로 회수할 수 있다. 또 중공사막은 소정 기간 사용한 후에 새것으로 교환하는 구성으로 하더라도 좋고, 중공사막에 통상과는 역방향으로 액체를 통과시킴으로써 세정하는 역세정을 실시하는 구성으로 하더라도 좋다. 고액분리기(4)는 중공사막에 한정되지 않으며, 소비전력이 비교적 작은 소형의 원심분리기나 금속제 필터로 구성하더라도 좋다.

비교적 회수하기 쉬운 스컴(S)으로 유분을 적극적으로 변화시킨 후에 회수기구(8)에 의하여 회수하기 때문에, 스크러버 배수로부터 유분을 분리시키는 복잡하고 큰 설치 스페이스를 필요로 하는 처리장치 등이 불필요하게 된다. 스크러버 배수 중의 유분을 효율적으로 회수하기에는 유리하다.

극미량으로서 효율적으로 회수하는 것이 곤란하였던 유분을 스컴(S)으로서 회수하기 때문에, 스크러버 배수 중의 유분의 양을 감소시킬 수 있다. 스크러버 배수를 선박 외부로 배출할 때에, 이 액체 중에 포함되는 유분의 양을 억제하기에는 유리하다.

도2에 예시하는 바와 같이 둑(9)의 상단(9b)은 액면(10)보다 낮은 위치에 설정되어 있다. 또 둑(9)의 하단(9a)에는 스크러버 배수를 제1구역(F1)으로부터 제2구역(F2)으로 이동시키는 유통구(流通口)(12)가 형성되어 있다. 제1구역(F1)에서 침전된 고형성분은 스크러버 배수와 함께 제2구역(F2)으로 유통구(12)를 통하여 이동하고, 그 후에 고액분리기(4)로 보내진다.

이 실시형태에서는 둑(9)의 하단(9a)의 전체에 걸치는 유통구(12)를 형성하고 있어, 둑(9)의 하단(9a)의 전체가 버퍼탱크(3)와 접촉하지 않는 상태로 구성되어 있다. 즉 둑(9)의 하단(9a)과 버퍼탱크(3)의 저면(3a)의 사이에 형성되는 간극 전체가 유통구(12)가 된다.

유통구(12)는 이 구성에 한정되지 않으며, 스크러버 배수가 제1구역(F1)으로부터 제2구역(F2)으로 이동할 수 있으면 좋다. 예를 들면 둑(9)의 하단(9a)의 일부에 유통구(12)를 형성하더라도 좋다. 즉 둑(9)의 하단(9a)의 일부가 버퍼탱크(3)의 저면(3a)과 접촉하지 않는 상태로 유통구(12)를 구성하고, 하단(9a)의 다른 부분이 저면(3a)과 접촉하는 상태로 고정되는 구성으로 하더라도 좋다.

또 도3에 예시하는 바와 같이 하단(9a)보다 상방이 되는 위치에 유통구(12)를 형성하더라도 좋다. 이 경우에는 둑(9)의 하단(9a)의 전체가 버퍼탱크(3)의 저면(3a)에 접하는 상태가 되어, 제1구역(F1)에서 침전된 고형성분은 제2구역(F2)으로 이동하기 어렵기 때문에, 정기적으로 제1구역(F1)에서 침전된 고형성분을 제거할 필요가 있다. 예를 들면 제1구역(F1)의 저면(3a)과 고액분리기(4)를 통하게 하는 배관을 설치하여, 제1구역(F1)에서 침전된 고형성분을 고액분리기(4)로 보내는 구성으로 하더라도 좋다.

둑(9)의 설치에 의하여, 제1구역(F1) 내의 액체를 교반기구(7)에 의하여 교반하더라도, 제2구역(F2) 내의 액체는 이 영향을 받기 어렵게 된다. 즉 제2구역(F2) 내의 액체는 정치(靜置)된 상태에 가깝게 되기 때문에, 스컴(S)을 액면(10)으로 부상시킴과 아울러 고형성분을 침전시키기 쉽게 된다. 제2구역(F2)의 회수기구(8)의 근방에 모인 스컴(S)이, 스크러버 배수의 흐름에 의하여 분산되기 어렵게 되기 때문에, 회수기구(8)에 의하여 스컴(S)을 효율적으로 회수할 수 있다.

도2에 예시하는 둑(9)의 측단(側端)은 버퍼탱크(3)의 내벽면(內壁面)과 접촉하는 상태로 구성되어 있지만, 둑(9)의 측단과 버퍼탱크(3)의 내벽면의 사이에 간극을 형성하고, 이 간극을 유통구(12)로서 이용하더라도 좋다. 이 간극을 통하여 제1구역(F1)으로부터 제2구역(F2)으로 스크러버 배수가 이동할 수 있다.

본 발명에 있어서 둑(9)은 필수적인 요건은 아니다. 그 때문에 둑(9)을 설치하지 않은 구성이더라도 본 발명의 효과의 일정부분을 얻을 수는 있다. 한편 교반기구(7)의 회전속도나 버퍼탱크(3)의 크기에 따라서는, 교반된 스크러버 배수가 버퍼탱크(3) 내에서 큰 흐름을 발생시키지 않는 경우가 있다. 이러한 때에는, 둑(9)이 없더라도 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 있다.

스크러버(2)가, 예를 들면 0.4MPa 등 고압(高壓)으로 배기가스가 순환하는 유로(流路)에 해수 등의 세정수(洗淨水)를 공급하는 구성인 경우에는, 스크러버 배수는 0.4MPa 등 고압의 상태로 스크러버(2)로부터 배출된다. 이러한 때에, 도1에 파선으로 나타내는 바와 같이 공급관(6)의 상류측에 감압기구(減壓機構)(13)를 설치하더라도 좋다. 이 감압기구(13)에 의하여, 0.4MPa의 스크러버 배수를 예를 들면 0.1MPa로 감압시킨 후에, 버퍼탱크(3)에 공급한다. 이 감압기구(13)를 설치하는 위치는 상기에 한정되지 않으며, 버퍼탱크(3)의 상류측에 있으면 좋으며, 예를 들면 감압기구(13)를 공급관(6) 내에 집어넣는 구성으로 하더라도 좋다.

고압의 스크러버 배수를 감압기구(13)에 의하여 감압시키면, 액체 중에 기포가 발생하여 스컴(S)이 생성되기 쉽게 된다. 즉 더 적극적으로 스컴(S)을 발생시킬 수 있다.

스크러버(2)가, 예를 들면 대기압 정도의 배기가스가 순환하는 유로에 세정수를 공급하는 구성인 경우에는, 스크러버(2)로부터 배출되는 스크러버 배수도 대기압 정도로 된다. 이러한 때에는 감압기구(13)를 설치할 필요는 없다.

도4에 예시하는 바와 같이 교반기구(7)를, 버퍼탱크(3) 내에 기포를 공급함으로써 스크러버 배수를 교반하는 기포식 교반기구로 구성하고 있다. 버퍼탱크(3) 내의 스크러버 배수는 기포식 교반기로부터 발생하는 기포에 의하여 교반되기 때문에, 버퍼탱크(3) 내에서 스컴(S)이 쉽게 발생하게 된다.

버퍼탱크(3)에는 제3구역(F3)을 형성하더라도 좋다. 이 실시형태에서는 제2구역(F2)과 제3구역(F3)의 사이에 제2둑(14)을 배치하고 있다. 제2둑(14)은, 상단이 버퍼탱크(3)의 내면에 고정되어 있다. 제2둑(14)의 상단은 닫힌 상태로 되기 때문에, 스컴이 제2구역(F2)으로부터 제3구역(F3)으로 이동하지 않는다. 제2둑(14)은 하단 근방에 유통구(12)가 형성되어 있다. 버퍼탱크(3)로부터 스크러버(2)로 액체를 공급하는 배관은, 제3구역(F3)의 저부(低部)에 연결되어 있다.

대부분의 스컴(S)은, 제1구역(F1) 및 제2구역(F2)에서 액면(10)으로 부상하여, 회수기구(8) 및 고액분리기(4)를 경유하여 슬러지 탱크(5)로 회수된다. 고형성분의 대부분은 스컴(S)으로 거두어 들여져서 회수기구(8)에 의하여 회수되고, 스컴(S)으로 거두어 들이지 못한 고형성분의 나머지는 제1구역(F1) 및 제2구역(F2)에서 침전하여, 제3구역(F3)으로 이동한 후에 스크러버(2)로 이동한다.

제2둑(14)을 설치한 구성에 의하여, 제3구역(F3)은, 교반기구(7)에 의한 교반의 영향 및 공급관(6)으로부터 공급되는 스크러버 배수에 의한 흐름의 영향을 거의 받지 않는다. 즉 액체는 비교적 잔잔한 상태로 되기 때문에, 액체 중에 조금 남아 있는 스컴(S)을 액면(10)으로 부상시켜서, 고형성분을 침전시키기에는 유리하다.

제3구역(F3)의 액체 중에는 스컴(S) 및 고형성분이 거의 포함되지 않는 상태가 된다. 즉 비교적 깨끗한 상태의 액체를 제3구역(F3)의 저면으로부터 스크러버(2)로 공급할 수 있기 때문에, 스크러버(2)에 있어서의 배기가스의 세정을 효율적으로 실시할 수 있다.

스크러버(2)에 공급하는 액체를 제3구역(F3)의 저면으로부터 꺼내는 구성에 의하여, 제3구역(F3)까지 이동된 고형성분이 퇴적되는 것을 억제할 수 있다. 제3구역(F3)까지 고형성분이 이동되었다고 하더라도 그 양은 얼마 안 되기 때문에, 이 고형성분이 스크러버(2)로 보내지는 액체 중에 포함되어 있더라도 아무런 영향은 없다. 이 고형성분은 스크러버(2)로부터 버퍼탱크(3)로 순환하는 과정에서 모두 스컴(S)으로 거두어 들여져서 회수된다.

약간이지만 제3구역(F3)까지 스컴(S)이 이동할 가능성은 있다. 이 스컴(S)을 제3구역(F3)으로부터 제거하기 위하여, 제3구역(F3)의 액면(10)의 근방의 액체를 제1구역(F1)으로 되돌리는 회수관(回收管)(15)을 설치하더라도 좋다.

고액분리기(4)로부터 배출되는 액체는, 고형성분이 제거되어 비교적 깨끗한 상태이기 때문에, 3방향 밸브(11)를 경유하여 제3구역(F3)으로 되돌리는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 고액분리기(4)로부터 버퍼탱크(3)로 되돌려지는 액체를 제3구역(F3)으로 되돌리는 구성에 의하여, 제1구역(F1)이나 제2구역(F2)의 액면(10)이 요동하여 스컴(S)이 작게 절단되는 것을 억제할 수 있다.

버퍼탱크(3)에 기포제(起泡劑)를 공급하는 기포제 공급기구(16)를 설치하는 구성으로 할 수 있다. 이 기포제 공급기구(16)는, 버퍼탱크(3)에 공급되는 스크러버 배수의 유량에 따라 기포제의 공급량을 조정하는 기능을 구비하고 있다. 기포제로서 예를 들면 메틸이소부틸칼비놀(MIBC) 등을 채용할 수 있다. 이 경우에 기포제의 첨가량은 스크러버 배수의 질량에 대하여 10∼120ppm 정도이다.

기포제의 첨가농도(%)와 스크러버 배수의 분리효율(%)의 관계를 구하는 실험을 하였다. 도5에 예시하는 바와 같이 기포제의 첨가량을 늘릴수록 분리효율을 향상시킬 수 있다. 본 명세서에 있어서 분리효율이라는 것은, 이하의 식1로 정의되는 비율을 말한다.

분리효율(%) = (스크러버 배수의 SS농도 ― 처리수의 SS농도) / (스크러버 배수의 SS농도) × 100 … 식1

여기에서 스크러버 배수의 SS농도는 버퍼탱크(3)에 공급되는 스크러버 배수에 있어서의 현탁물질(懸濁物質)(고형성분)의 중량농도(mg/L)를 나타내고, 처리수의 SS농도는 교반기구(7)에 의하여 교반되어 회수기구(8)에 의하여 스컴(S)을 제거한 후의 액체에 있어서의 현탁물질(고형성분)의 중량농도(mg/L)를 나타내고 있다.

버퍼탱크(3)에 중화제(中和劑)를 공급하는 중화제 공급기구(17)를 설치하는 구성으로 할 수 있다. 이 중화제 공급기구(17)는, 버퍼탱크(3) 내의 스크러버 배수의 pH에 따라 중화제의 공급량을 조정하는 기능을 구비하고 있다. 중화제로서는 예를 들면 수산화나트륨 등 알칼리성의 물질을 채용할 수 있다.

버퍼탱크(3) 내의 pH의 수치와 스크러버 배수의 분리효율(%)의 관계를 구하는 실험을 하였다. 도6에 예시하는 바와 같이 pH의 값이 커질수록(알칼리성이 될수록) 분리효율을 향상시킬 수 있다. 이것은 스크러버 배수의 pH의 값이 작아지게 될수록(산성이 될수록) 스컴(S)이 생성되기 어려워지기 때문이다.

pH측정기 등에 의하여 버퍼탱크(3) 내의 pH의 값을 감시하고, pH가 소정의 값보다 작아지게 되었을 때에, 예를 들면 수산화나트륨 등 알칼리성의 물질을 중화제로서 버퍼탱크(3) 내에 공급한다. 구체적으로는 중화제 공급기구(17)에 의하여 버퍼탱크(3) 내의 pH의 값이 6.5 이상이 되는 상태로 제어한다. 바람직하게는 버퍼탱크(3) 내의 pH의 값을 9.0 이상이 되는 상태로 유지한다. 버퍼탱크(3) 내에 있어서 스컴(S)을 적극적으로 발생시켜서 분리효율을 향상시키기에는 유리하다.

이 실시형태에 있어서 고액분리기(4)는 필터프레스기(filter press機)로 구성되고, 회수기구(8)에 의하여 회수되는 스컴(S)을 탈수처리한다. 스컴(S)과 함께 회수기구(8)에 의하여 회수된 액체를 제거할 수 있기 때문에, 슬러지 탱크(5)로 회수되는 스컴(S)을 감용화(減容化)할 수 있다. 슬러지 탱크(5)를 작게 할 수 있기 때문에, 배수처리장치(1) 전체를 소형화하기에는 유리하다.

본 발명에서는 스크러버 배수에 포함되는 고형성분의 대부분을 스컴(S)에 내포시킬 수 있기 때문에, 버퍼탱크(3) 내의 액체를 고액분리기(4)에서 처리할 필요가 거의 없게 된다. 대량의 액체로부터 고형성분을 제거할 필요가 없기 때문에 고액분리기(4)로서 필터프레스기를 채용할 수 있다. 필터프레스기는 원심분리기 정도로 처리량을 크게 할 수 없지만, 탈수효율은 원심분리기를 훨씬 상회한다. 슬러지 탱크(5)로 보내지는 슬러지의 용적을 억제하기에는 유리하다.

도7에 예시하는 바와 같이 버퍼탱크(3)로부터 스크러버(2)로 액체를 보내는 유로의 도중에 3방향 밸브(18)를 배치하고, 이 3방향 밸브(18)로부터 고액분리기(4)로 액체를 공급하는 구성으로 할 수 있다. 선박 외부로 액체를 배출하기 위한 3방향 밸브(11)가 고액분리기(4)의 하류측에 배치되어 있다. 3방향 밸브(11)의 일단(一端)은 선박 외부로 통하고 있고 또 일단은 슬러지 탱크(5)에 연결되어 있다.

버퍼탱크(3) 내의 액체량이 증가하였을 경우에는, 버퍼탱크(3)와 3방향 밸브(18)의 사이에 배치되는 펌프(P)의 유량을 일시적으로 증가시켜서, 3방향 밸브(18)를 통과하여 스크러버(2)로 공급되는 액체의 일부를 고액분리기(4)로 보낸다. 고액분리기(4)를 통과한 액체로서, 선박 외부로 배출하는 기준을 충족시키는 액체는 3방향 밸브(11)를 통하여 선박 외부로 배출되고, 기준을 충족시키지 않는 액체는 3방향 밸브(11)를 통하여 슬러지 탱크(5)로 보내진다.

또 고액분리기(4)의 하류측에는 고액분리기(4)로부터 배출되는 액체 중의 고형성분의 양을 측정하는 센서(19) 등을 설치하는 것이 바람직하다. 이 센서(19)의 값에 의거하여 3방향 밸브(11)를 절체하는 제어기구(20)를 3방향 밸브(11)에 설치하더라도 좋다.

버퍼탱크(3)로부터 스크러버(2)로 액체를 보내는 펌프(P)를 이용하여, 버퍼탱크(3)로부터 고액분리기(4)로 액체를 보낼 수 있기 때문에, 도1에 예시하는 실시형태에 비하여 필요한 펌프(P)의 수를 억제할 수 있다. 배수처리장치(1)의 제조비용을 억제하기에는 유리하다.

도7에 예시하는 바와 같이 스크러버(2)와 공급관(6) 사이의 유로에 표면개질기(表面改質機)(21)를 설치하는 구성으로 할 수 있다. 표면개질기(21)는 감압기구(13)와 공급관(6) 사이의 유로에 병렬로 되는 상태로 배치되어, 공급관(6)으로 공급되는 스크러버 배수의 일부가 표면개질기(21)로 공급되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 공급관(6)으로 공급되는 액체의 전부가 아니라 일부를 표면개질기(21)로 보낼 수 있기 때문에, 전체적인 스크러버 배수의 순환에 표면개질기(21)가 악영향을 끼칠 우려는 거의 없다.

표면개질기(21)는, 예를 들면 공급되는 액체를 높은 전단효과를 발생시킨 상태로 교반하는 교반기로 구성할 수 있다. 표면개질기(21)의 구성은 상기에 한정되지 않으며, 매진 등의 고형성분을 유분에 적극적으로 부착시키는 효과를 발휘할 수 있으면 좋다. 표면개질기(21)에 의하여 고형성분을 유분에 부착시키고, 그 후에 스컴(S) 내로 적극적으로 거두어 들일 수 있기 때문에, 고형성분의 분리효율을 향상시키기에는 유리하다.

표면개질기(21)의 사용의 유무만의 조건을 바꾸어서 분리효율을 측정하는 실험을 한 결과, 표면개질기(21)를 사용하지 않는 경우의 분리효율이 59.4%로 되었고, 사용하였을 경우의 분리효율이 74.5%로 되었다. 배수처리장치(1)의 구성에 의하여 분리효율의 절대값은 다르게 되지만, 실험에 의하여 표면개질기(21)를 사용한 쪽이 분리효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.

고액분리기(4)로부터 배출되는 액체 중의 고형성분의 양을 측정하는 센서(19)와 표면개질기(21)를 조합시켜서 사용할 수 있다. 이 센서(19)에 의하여, 고액분리기(4)로부터 배출되는 액체가 선박 외부로 배출되는 기준을 충족시키지 않는 상태를 검지할 수 있다. 이러한 경우에는 센서(19)로부터의 신호에 의거하여 표면개질기(21)를 작동시키거나 또는 표면개질기(21)로 보내는 스크러버 배수의 유량을 늘리는 제어를 할 수 있다.

도7에 예시되어 있는 3방향 밸브(18)나 표면개질기(21) 등의 구성은, 도4에 예시하는 실시형태에도 적절하게 조합시켜서 채용할 수 있다.

도1에 예시하는 배수처리장치(1)를 사용하여 배수처리의 실험을 하였다. 실험에서는 버퍼탱크(3)의 용량을 2.3m³, 스크러버(2)로부터 버퍼탱크(3)로 공급되는 스크러버 배수의 유량을 10m³/hr, 제1구역(F1) 및 제2구역(F2)에 있어서의 스크러버 배수의 체류시간을 각각 6min, 공급관(6)의 내경을 6mm로 하였다.

버퍼탱크(3) 내에 발생한 스컴(S)을, 회수하는 시간간격을 변경하면서 회수기구(8)에 의하여 회수하였다. 도8에 사각형 표시로 예시하는 바와 같이 회수기구(8)에 의하여 회수한 스컴의 함수율(含水率)은, 회수간격에 관계없이 대충 95% 전후이었다. 여기에서 함수율이라는 것은, 회수기구(8)에 의하여 회수한 스컴(S) 전체의 질량에 대한 수분의 질량의 비율이다. 또 회수간격이라는 것은, 회수기구(8)를 작동시켜서 스컴(S)을 슬러지 탱크(5)로 보내는 시간간격(min)이다.

상기에서 설명한 실험에 대하여, 비교예로서 버퍼탱크(3) 내의 스크러버 배수를 원심분리기에 공급하여, 고체로서 회수된 것의 함수율을 측정하였다. 도8에 동그라미 표시로 예시하는 바와 같이 회수간격이 30min일 때에는 함수율이 98.5%이고, 회수간격이 6.0min일 때에도 함수율은 97.8%이다. 즉 스컴(S)으로서 회수하는 것보다 원심분리기에 의하여 고체로서 회수하였을 경우의 쪽이, 고형성분에 동반되는 수분의 양이 많아지게 된다.

또 원심분리기에 의한 회수간격이라는 것은, 원심분리기에 의하여 분리된 고체를 원심분리기로부터 배출하는 시간간격(min)이다. 원심분리기에 있어서는 회수간격이 클수록 액체와 고체의 분리는 진행되지만, 원심분리기에 의하여 처리할 수 있는 스크러버 배수의 전체 양은 회수간격이 클수록 내려가서 효율은 악화된다.

도8에 예시하는 바와 같이 원심분리기에 의하여 분리하는 비교예에 비하여, 고형성분을 스컴(S)에 내포시켜서 스컴(S)으로서 회수하는 쪽이, 고형성분의 회수효율은 현저하게 좋아진다. 적극적으로 스컴(S)을 발생시켜서 스컴(S)으로서 고형성분을 회수하는 쪽이, 고형성분의 회수효율을 향상시키기에는 유리하다.

공급관(6) 내에 있어서 스크러버 배수의 흐름이 난류(亂流)로 되는 쪽이, 교반이 진행되어 스컴(S)이 쉽게 발생하게 된다. 그 때문에 스크러버(2)로부터 배수되는 스크러버 배수의 유량에 따라 구체적인 크기는 다르게 되지만, 공급관(6)의 내경은 비교적 큰 쪽이 바람직하다. 또 스크러버 배수가 공급관(6) 내를 통과하는 유속은 비교적 빠른 쪽이 바람직하다.

본 발명의 배수처리장치(1)는, 선박 등에 설치하여 이용하는 경우에 한정되지 않으며, 공장 등에서도 이용할 수 있다. 배수처리장치(1)를 선박에 설치할 때에는 적어도 버퍼탱크(3)가 선박의 선저(船底) 근방에 배치되는 것이 바람직하다. 파도 등에 대하여 흔들림이 적은 선저에 버퍼탱크(3)를 배치하는 구성에 의하여, 버퍼탱크(3)에 흔들림이 발생하기 어렵게 되기 때문에, 버퍼탱크(3) 내의 액체를 비교적 잔잔한 상태로 할 수 있다. 버퍼탱크(3) 내의 액체가 흔들려서 스컴이 액체 중으로 확산되어 버리는 것을 억제하기에는 유리하다.

본 명세서에 있어서 선저 근방이라는 것은, 선박의 저면으로부터 갑판까지의 높이에 대하여 저면으로부터 20% 이내의 높이가 되는 위치를 말한다. 구체적으로는 버퍼탱크(3)의 상단부가, 선저로부터 20% 이내의 높이가 되는 위치에 배치된다. 바람직하게는 버퍼탱크(3)의 상단부가, 선저로부터 10% 이내의 높이가 되는 위치에 배치된다. 버퍼탱크(3)는 예를 들면 선박의 주기(主機)와 선저의 사이에 배치할 수 있다. 또 버퍼탱크(3)는 예를 들면 주기의 저면과 주기의 상면의 사이가 되는 위치에 배치할 수 있다.

1 : 배수처리장치
2 : 스크러버
3 : 버퍼탱크
3a : (버퍼탱크의) 저면
4 : 고액분리기
5 : 슬러지 탱크
6 : 공급관
6a : (공급관의) 하단
7 : 교반기구
8 : 회수기구
9 : 둑
9a : (둑의) 하단
9b : (둑의) 상단
10 : 액면
11 : 3방향 밸브
12 : 유통구
13 : 감압기구
14 : 제2둑
15 : 회수관
16 : 기포제 공급기구
17 : 중화제 공급기구
18 : 3방향 밸브
19 : 센서
20 : 제어기구
21 : 표면개질기
P : 펌프
S : 스컴
F1 : 제1구역
F2 : 제2구역
F3 : 제3구역

Claims (11)

1. 배기가스(排氣gas)의 세정에 사용하여 배기가스 중의 고형성분(固形成分)을 함유하는 액체를 저류(貯留)시키는 버퍼탱크(buffer tank)와, 이 버퍼탱크에 저류된 상기 액체와 상기 고형성분을 분리시키는 고액분리기(固液分離機)와, 상기 고형성분을 저류시키는 슬러지 탱크(sludge tank)를 구비하는 배수처리장치(排水處理裝置)에 있어서,
   상기 버퍼탱크 중에 저류되어 있는 상기 액체를 교반하는 교반기구(攪拌機構)와, 상기 버퍼탱크 중에 저류되어 있는 상기 액체의 액면(液面)에 부유(浮游)하는 스컴(scum)을 회수하는 회수기구(回收機構)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배수처리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 버퍼탱크의 상류측에 배치되어 있고 상기 배기가스의 세정에 사용한 상기 액체의 압력을 강하시키는 감압기구(減壓機構)를 구비하는 배수처리장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 버퍼탱크에 기포제(起泡劑)를 공급하는 기포제 공급기구를 구비하는 배수처리장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 버퍼탱크에 중화제(中和劑)를 공급하는 중화제 공급기구를 구비하는 배수처리장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 교반기구가 배치되는 제1구역과 상기 회수기구가 배치되는 제2구역으로 상기 버퍼탱크를 분할하는 둑(dam)을 구비하고 있고,
   상기 둑이, 상기 액면보다 낮은 위치에 배치되는 상단(上端)과, 하단(下端) 근방에 형성되고 상기 제1구역으로부터 상기 제2구역으로 상기 액체를 이동시키는 유통구(流通口)를 구비하고 있는 배수처리장치.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 버퍼탱크가 선박의 선저(船底) 근방에 배치되는 배수처리장치.
   
7. 배기가스의 세정에 사용되어 배기가스 중의 고형성분을 함유하는 액체를 버퍼탱크에 저류시킨 후에, 고액분리기에 의하여 상기 액체와 상기 고형성분을 분리시켜서, 상기 고형성분을 슬러지 탱크에 저류시키는 배수처리방법에 있어서,
   상기 버퍼탱크에 교반기구를 배치하고, 이 교반기구에 의하여 상기 버퍼탱크에 저류되어 있는 상기 액체를 교반함과 아울러,
   상기 액체의 액면의 근방에 회수기구를 배치하고, 이 회수기구에 의하여 상기 액면에 부유하는 스컴을 회수하는 것을 특징으로 하는 배수처리방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 액체를 상기 버퍼탱크에 공급하기 전에, 상기 액체의 압력을 강하시키는 배수처리방법.
   
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 버퍼탱크에 저류되어 있는 상기 액체를 교반할 때에, 상기 버퍼탱크에 기포제를 공급하는 배수처리방법.
   
10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 버퍼탱크에 저류되어 있는 상기 액체의 pH의 값을 측정하여, 상기 액체의 pH의 값이 소정의 값보다 작아지게 되었을 때에, 상기 버퍼탱크에 중화제를 공급하는 배수처리방법.
    
11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 버퍼탱크를, 상기 교반기구가 배치되는 제1구역과 상기 회수기구가 배치되는 제2구역으로 분할하는 둑을 설치하고, 상기 둑의 상단으로부터 상기 액체 및 상기 스컴을 상기 제1구역으로부터 상기 제2구역으로 이동시킴과 아울러, 상기 둑의 하단 근방에 유통구를 형성하고 이 유통구로부터 상기 액체 및 상기 고형성분을 상기 제1구역으로부터 상기 제2구역으로 이동시키는 배수처리방법.

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