KR20190071807A - 폐수 처리 장치 - Google Patents

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아이 니시야마
마사노리 히가시다
타쿠로 나카무라
신지 나카오
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 장치는, 스크러버 폐수에 포함된 매진을 침전시키는 침전조와, 스크러버 폐수에 응집제를 투입하는 응집제 투입부와, 스크러버 폐수와 응집제를 교반하는 교반부와, 스크러버 폐수를 침전조까지 압송하는 반송 펌프를 구비하고, 교반부는 반송 펌프와 침전조 사이에 위치한 압송 유로 내에서 스크러버 폐수와 응집제를 교반한다.

Description

폐수 처리 장치
본 발명은 폐수 처리 장치에 관한 것이다.
엔진에서 배출되는 질소 산화물(NOx)의 양을 저감하는 기술로 배기(排氣)를 엔진으로 되돌리는 배기 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있다. 대형 선박용 엔진에도 이 EGR 기술을 적용할 수 있다. 그러나, 대형 선박용 엔진은 연료로서 중유를 사용하고 있기 때문에, 배기에는 카본 등의 부유 입자상 물질이 다량 함유된다. 따라서, 대형 선박용 엔진 시스템의 EGR 유닛은 엔진으로 되돌리는 배기(EGR 가스)를 세정액으로 세정하는 스크러버(scrubber)를 구비한다.
스크러버에서는, 사용된 세정액을 스크러버 폐수로 배출한다. 이 스크러버 폐수에는 매진(煤塵)(그을음 등의 고체 입자)이 많이 포함되어 있고, 스크러버 폐수를 배 밖으로 배출하려면 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거할 필요가 있다. 따라서, 대형 선박용 엔진 시스템의 EGR 유닛은 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거하는 폐수 처리 장치도 필요하다. 본원의 발명자들은 이 폐수 처리 장치로서 침전 분리 처리를 시행하는 침전조를 구비한 것을 제안하였다(특허문헌 참조).
일본공개특허 특개2013-255876호 공보
그런데, 스크러버 폐수에 포함된 매진을 침전조에서 침전시키려면 스크러버 폐수에 응집제를 투입하는 것이 효과적이다. 매진은 입자 크기가 크면 침전하기 쉽고, 스크러버 폐수에 응집제를 투입하여 스크러버 폐수에 포함된 매진의 응집을 촉진시킬 수 있다. 그러나, 매진을 효율적으로 응집시키려면 스크러버 폐수와 응집제를 충분히 교반할 필요가 있다. 만일 이 교반을 침전조에서 행하면 침전조의 바닥에 침전된 매진이 날아오르고, 날아오른 매진이 다시 스크러버 폐수에 유입되어 버릴 우려가 있다.
한편, 침전조에서 침전된 매진이 날아오르지 않도록 하려면 침전조보다 상류에서 스크러버 폐수와 응집제를 교반하여 매진을 응집시킨 후, 응집된 매진을 포함한 스크러버 폐수를 펌프로 침전조에 이송하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 스크러버 폐수가 펌프를 통과할 때, 응집된 매진이 펌프 내에서 파쇄되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 스크러버 폐수와 응집제를 교반할 때 침전조에서 침전된 매진이 날아오르지 않고, 또한 응집제에 의해 응집된 매진이 파쇄되지 않는 폐수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐수 처리 장치는, 엔진의 배기를 세정함으로써 발생하는 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거하는 폐수 처리 장치로서, 상기 스크러버 폐수에 포함된 매진을 침전시키는 침전조와, 상기 스크러버 폐수에 응집제를 투입하는 응집제 투입부와, 상기 스크러버 폐수와 상기 응집제를 교반하는 교반부와, 상기 스크러버 폐수를 상기 침전조까지 압송하는 반송 펌프를 구비하고, 상기 교반부는 상기 반송 펌프와 상기 침전조 사이에 위치한 압송 유로 내에서 상기 스크러버 폐수와 상기 응집제를 교반한다.
이러한 구성에 따르면, 침전조보다 상류의 압송 유로 내에서 스크러버 폐수와 응집제가 교반되기 때문에 침전조에서 침전된 매진이 교반에 의해 날아오르는 일이 없다. 또한, 교반부는 반송 펌프와 침전조 사이에 위치한 압송 유로 내에서 스크러버 폐수와 응집제를 교반하기 때문에 스크러버 폐수와 응집제를 교반함으로써 응집된 매진이 반송 펌프를 통과하지 않는다. 따라서, 응집된 매진은 파쇄되지 않고 침전조로 이송되고, 응집된 매진을 침전조에서 침전시킬 수 있다.
또한, 상기 폐수 처리 장치에서, 상기 교반부는 상기 압송 유로에서 정지한 상태로 배치되고, 상기 압송 유로 내를 흐르는 상기 스크러버 폐수 흐름의 방향을 바꾸는 변향(變向) 부재를 구비하여도 좋다.
이러한 구성에 따르면, 압송 유로에서 정지한 변향 부재에 의해 스크러버 폐수 흐름의 방향을 바꾸고, 이를 통해 스크러버 폐수와 응집제를 교반할 수 있다. 이에 따라서, 스크러버 폐수와 응집제를 교반하기 위한 동력이 불필요하게 됨과 동시에 교반부의 구조를 단순화할 수 있다. 그 결과, 폐수 처리 장치를 소형화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 폐수 처리 장치에 따르면, 스크러버 폐수와 응집제를 교반할 때 침전조에서 침전된 매진이 날아오르지 않고, 또한 응집제에 의해 응집된 매진이 파쇄되지 않는다.
도 1은 폐수 처리 장치를 포함하는 엔진 시스템의 전체도이다.
도 2는 폐수 처리 장치의 배치도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 폐수 처리 장치의 배치도이다.
(제1 실시예)
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)에 대해 설명한다.
<엔진 시스템>
먼저 폐수 처리 장치(100)를 구비한 엔진 시스템(101)에 대해 설명한다. 도 1은 엔진 시스템(101)의 전체도이다. 도 1에서 굵게 그린 점선은 배기 및 EGR 가스(엔진으로 되돌린 배기)의 흐름을 나타내고, 굵게 그린 실선은 신기(新氣) 및 소기(掃氣)(신기에 EGR 가스를 더한 것)의 흐름을 나타낸다.
엔진 시스템(101)은 대형 선박용 엔진 시스템으로서 2 스트로크 디젤 엔진인 엔진(102)과, 엔진(102)에 소기를 공급하는 소기 유로(103)와, 엔진(102)에서 배출된 배기를 외부로 방출하는 배기 유로(104)와, 배기의 에너지에 의해 구동하여 신기를 승압하는 과급기(105)와, 배기 유로(104)에서 배기를 추출하여 소기 유로(103)에 공급하는 EGR 유닛(106)과, 후술하는 스크러버 폐수를 처리하는 폐수 처리 장치(100)를 구비하한다.
EGR 유닛(106)은 소기 유로(103)과 배기 유로(104)를 연결하는 EGR 유로(10)와, EGR 유로(10)에 설치된 EGR 가스를 세정하고 사용한 세정액을 스크러버 폐수로 배출하는 스크러버(20)와, EGR 유로(10)에 설치되어 배기를 승압하는 동시에 EGR 가스의 유량을 조정하는 EGR 블로어(blower)(30)를 구비한다. 폐수 처리 장치(100)는 상술한 스크러버(20)로부터 배출되는 스크러버 폐수, 즉 엔진(102)의 배기를 세정함으로써 발생하는 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거한다.
<폐수 처리 장치>
이어서, 폐수 처리 장치(100)를 더 상세히 설명한다. 도 2는 폐수 처리 장치(100)의 전체도이다. 폐수 처리 장치(100)는 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거한 후 해당 스크러버 폐수를 배 밖으로 방출하거나 스크러버(20)에 반송하여 재사용한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 폐수 처리 장치(100)는 침전조(41)와, 원심 분리기(42)와, 응집제 투입부(43)와, 교반부(44)와, 반송 펌프(45)를 구비한다.
침전조(41)는 스크러버 폐수에 포함된 매진을 침전시키고, 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거하는 침전 분리 처리를 한다. 본 실시예에 따른 침전조(41)는 원통형으로 축심이 경사진 경사관을 다수 구비하고, 폐수가 이 경사관을 통과할 때 경사관에 매진이 침전한다. 여기서, 침전된 매진은 침전조(41)의 저부에 머무른다.
원심 분리기(42)는 침전조(41)에서 침전 분리 처리된 스크러버 폐수를 가져와, 원심력에 의해 스크러버 폐수에서 매진을 분리 제거하는 원심 분리 처리를 한다. 여기서, 원심 분리기(42)보다 상류에 침전조(41)를 배치하는 것은 입경이 비교적 큰 매진을 침전조(41)에서 분리 제거하여 침전조(41)보다 하류에 배치된 원심 분리기(42)의 폐수 처리의 부담을 줄이기 위해서이다. 원심 분리기(42)에서 원심 분리 처리된 스크러버 폐수는 배 밖으로 방출되거나 스크러버(20)에 반송되어 재사용된다.
여기서, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)에는 반송 펌프(45)와 침전조(41)의 사이에 위치하고, 스크러버 폐수가 침전조(41)을 향해 흐르는 압송 유로(46)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반송 펌프(45)와 침전조(41)의 사이에는 서로 연결된 관형 부재(47, 49) 및 상자형 부재(48)가 설치되어 있고, 이들의 내부에 압송 유로(46)가 형성되어 있다. 또한, 압송 유로(46)는 스크러버 폐수로 가득 차 있다.
응집제 투입부(43)는 압송 유로(46)를 흐르는 스크러버 폐수에 응집제를 투입한다. 스크러버 폐수에 응집제를 투입하여 스크러버 폐수에 포함된 매진의 응집이 촉진된다. 응집제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지의 응집제를 사용할 수 있다. 여기서, 본 실시예의 응집제 투입부(43)는 교반부(44)보다 상류에 응집제를 투입하고 있지만, 교반부(44) 부근에 응집제를 투입하여도 좋다. 또한, 반송 펌프(45)로 스크러버 폐수와 응집제를 교반시키기 위해서, 응집제 투입부(43)는 반송 펌프(45)보다 상류에 응집제를 투입하여도 좋다.
교반부(44)는 스크러버 폐수와 응집제를 교반하는 부분이다. 본 실시예에서는 상자형 부재(48)의 내부의 압송 유로(46) 내에서 스크러버 폐수와 응집제를 교반한다. 교반부(44)는 상자형 부재(48)의 내부에 위치하는 교반판(50)과, 교반판(50)을 회전시키는 회전 모터(51)를 구비한다. 교반판(50)이 회전함으로써 스크러버 폐수와 응집제가 교반된다.
반송 펌프(45)는 스크러버 폐수를 침전조(41)까지 압송하는 펌프이다. 반송 펌프(45)는 교반부(44)보다 상류에서 스크러버 폐수를 가압한다. 반송 펌프(45)로부터 스크러버 폐수에 가해진 압력은 운동 에너지로 변환되어, 스크러버 폐수가 침전조(41)까지 흐른다. 본 실시예에서는 압송 유로(46)에서 스크러버 폐수가 연속적으로 흐르고 있기 때문에, 반송 펌프(45)만으로 스크러버 폐수를 침전조(41)까지 반송할 수 있다.
이상이 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)의 구성이다. 상기와 같이, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)에서는 교반부(44)로 스크러버 폐수와 응집제를 교반하여, 스크러버 폐수에 포함된 매진의 응집이 촉진되어서, 침전조(41)에서 효율적으로 침전 분리 처리를 할 수 있다.
나아가, 본 실시예에서는 압송 유로(46) 내에서 스크러버 폐수와 응집제가 교반되기 때문에 침전조(41)에 침전된 매진이 교반에 의해 날아오르는 일이 없다. 또한, 본 실시예에서는 교반부(44)가 압송 유로(46) 내에서 스크러버 폐수와 응집제를 교반하기 때문에, 응집제에 의해 응집된 매진이 반송 펌프(45)를 통과하지 않고, 반송 펌프(45)에 의해 파쇄되는 일도 없다.
(제2 실시예)
다음으로, 제2 실시예에 따른 폐수 처리 장치(200)에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(200)에서는 압송 유로(46) 및 교반부(44)의 구성이 제1 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)와 다르지만, 그 이외 구성에 대해서는 제1 실시예에 따른 폐수 처리 장치(100)와 기본적으로 동일하다.
도 3은 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(200)의 전체도이다. 본 실시예에서는 반송 펌프(45)에 의해 스크러버 폐수가 침전조(41)까지 압송되는 점은 제1 실시예의 경우와 마찬가지이다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 관형 부재(47, 49, 52)의 내부에 압송 유로(46) 형성되어 있다.
그리고, 본 실시예의 교반부(44)는 이른바 스태틱 믹서(static mixer)이고, 압송 유로(46) 내에서 정지한 상태로 배치되며, 압송 유로(46) 내를 흐르는 스크러버 폐수 흐름의 방향을 바꾸는 변향 부재(53)를 구비한다. 변향 부재(53)는 관형 부재(52)의 축 방향을 따라 연결되고, 형상이 상이한 복수의 변향판(54)을 구비한다. 압송 유로(46) 내를 흐르는 스크러버 폐수가 이 변향판(54)에 충돌하여 흐름의 방향이 복잡하게 변화하고 스크러버 폐수와 응집제가 교반된다.
본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(200)는 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 스크러버 폐수와 응집제를 교반하기 위한 동력이 불필요하게 됨과 동시에 교반부(44)의 구조를 단순화할 수 있다. 그 결과, 폐수 처리 장치(200)를 소형화할 수 있다.
여기서, 이상에서는 폐수 처리 장치(100, 200)가 EGR 유닛(106)의 스크러버(20)에서 배출되는 스크러버 폐수를 처리하는 경우에 대해 설명하였지만, 폐수 처리 장치(100 ,200)는 배기를 전량 처리하는 SOx 스크러버에서 배출되는 스크러버 폐수를 처리하는 것이라도 좋다. SOx 스크러버는 주로 배기 가스로부터 SOx를 분리 제거하는 것이지만, SOx 스크러버에서 배출되는 스크러버 폐수에도 매진이 포함되어 있다.
41: 침전조 43: 응집제 투입부
44: 교반부 45: 반송 펌프
46: 압송 유로 53: 변향 부재
100: 폐수 처리 장치 102: 엔진
200: 폐수 처리 장치

Claims (2)

  1. 엔진의 배기를 세정함으로써 발생하는 스크러버 폐수로부터 매진을 분리 제거하는 폐수 처리 장치로서,
    상기 스크러버 폐수에 포함된 매진을 침전시키는 침전조와,
    상기 스크러버 폐수에 응집제를 투입하는 응집제 투입부와,
    상기 스크러버 폐수와 상기 응집제를 교반하는 교반부와,
    상기 스크러버 폐수를 상기 침전조까지 압송하는 반송 펌프를 구비하고,
    상기 교반부는 상기 반송 펌프와 상기 침전조 사이에 위치한 압송 유로 내에서 상기 스크러버 폐수와 상기 응집제를 교반하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반부는, 상기 압송 유로에서 정지한 상태로 배치되고 상기 압송 유로 내를 흐르는 상기 스크러버 폐수 흐름의 방향을 바꾸는 변향 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
KR1020197015767A 2016-11-18 2017-08-24 폐수 처리 장치 KR20190071807A (ko)

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