KR20220157695A - Waste liquid treatment apparatus and waste liquid treatment method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액이 안전하고 효과적으로 처리될 수 있는 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waste liquid treatment apparatus and a waste liquid treatment method using the same, and more particularly, to a waste liquid treatment apparatus capable of safely and effectively treating waste liquid containing a radioactive material and a surfactant, and a waste liquid treatment method using the same.
폐액이란, 가정용 또는 산업용 등 일정한 목적에 쓰고 난 액체를 의미한다. 폐액 처리 장치는, 이러한 폐액에서 유해 물질을 제거하거나 회수하는 장치를 의미한다.The waste liquid means a liquid that has been used for a certain purpose such as household or industrial use. A waste liquid treatment device refers to a device that removes or recovers harmful substances from such waste liquid.
폐액 처리 장치는 처리 대상인 폐액의 종류 및 목적이 다양한 바, 그 구조 또한 다양하게 존재한다. 그 중에서, 방사성 물질을 함유한 폐액 처리 장치는 보다 안전한 처리 공정이 요구되는 바, 이를 위한 구조가 필수적이다.The waste liquid treatment device has various types and purposes of waste liquid to be treated, and thus has various structures. Among them, a waste liquid treatment device containing radioactive materials requires a safer treatment process, so a structure for this is essential.
특히, 방사성 물질 및 계면 활성제를 모두 포함한 폐액의 경우, 무극성의 고분자 화합물인 계면 활성제의 화학적 분해가 용이하지 않고, 고농도의 무기 물질이 침전 반응 후 여과를 통해 제거되는 데 어려움이 있다. 이에 따라, 방사성 물질 및 계면 활성제를 포함한 폐액이 충분하게 처리되지 못할 가능성이 높다.In particular, in the case of waste liquid containing both radioactive substances and surfactants, chemical decomposition of surfactants, which are nonpolar high molecular compounds, is not easy, and it is difficult to remove high-concentration inorganic substances through filtration after a precipitation reaction. Accordingly, there is a high possibility that the waste liquid including the radioactive material and the surfactant cannot be sufficiently treated.
따라서, 방사성 물질 및 계면 활성제를 포함한 폐액이 안전하고 효과적으로 처리될 수 있는 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법의 개발이 고려될 수 있다.Therefore, it may be considered to develop a waste liquid treatment device capable of safely and effectively treating waste liquid containing radioactive substances and surfactants and a waste liquid treatment method using the same.
한국등록특허공보 제10-1995118호는 원자력 시설 화학 제염 공정 폐기물의 처리 방법을 개시한다. 구체적으로, 산화 환원과 침전 반응을 이용한 원자력 시설 화학 제염 공정 폐기물의 처리 방법을 개시한다.Korean Patent Registration No. 10-1995118 discloses a method for treating chemical decontamination process waste at nuclear facilities. Specifically, a method for treating wastes from chemical decontamination processes in nuclear facilities using redox and precipitation reactions is disclosed.
그런데, 이러한 유형의 폐기물 처리 방법은, 계면 활성제가 혼합된 폐액의 처리 방법에 대하여 개시하지 않는다. 또한, 계면 활성제가 혼합된 폐액에 그대로 적용되기에는 무리가 있다.However, this type of waste treatment method does not disclose a treatment method for waste liquid in which a surfactant is mixed. In addition, it is unreasonable to apply it as it is to the waste liquid in which the surfactant is mixed.
한국등록특허공보 제10-1868531호는 폐액 재생성 처리 장치를 개시한다. 구체적으로, 폐액에 침전 촉진제를 균일하게 혼합하여 폐액으로부터 침전물을 제거하고 전해액으로 재생성하는 폐액 재생성 처리 장치를 개시한다.Korean Patent Registration No. 10-1868531 discloses a waste liquid regeneration treatment device. Specifically, a waste liquid regeneration treatment apparatus is disclosed which removes precipitates from the waste liquid by uniformly mixing a precipitation accelerator with the waste liquid and regenerates the sediment into an electrolyte.
그러나, 이러한 유형의 폐액 재생성 처리 장치 또한, 계면 활성제가 혼합된 폐액의 처리 공정에 대하여 개시하지 않는다. 따라서, 계면 활성제가 혼합된 폐액에 적용되기 위한 별도 구조가 고려되어야 할 것이다.However, this type of waste liquid regeneration treatment device also does not disclose a process for treating waste liquid mixed with a surfactant. Therefore, a separate structure to be applied to the waste liquid in which the surfactant is mixed should be considered.
본 발명의 일 목적은, 폐액, 특히 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액이 보다 안전하고 효과적으로 처리될 수 있는 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a waste liquid treatment device and a waste liquid treatment method using the same, which can more safely and effectively treat waste liquid, particularly waste liquid containing radioactive substances and surfactants.
본 발명의 다른 일 목적은, 제염 과정에서 사용된 거품 용액의 원료 물질의 회수될 수 있는 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a waste liquid treatment device capable of recovering raw materials of a foam solution used in a decontamination process and a waste liquid treatment method using the same.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 폐액이 반연속적으로 처리될 수 있는 폐액 처리 장치 및 이를 이용한 폐액 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a waste liquid treatment device capable of semi-continuously treating waste liquid and a waste liquid treatment method using the same.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 장치는, 내부에 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물이 생성되는 공간이 형성되는 침전 반응 용기; 일 측이 상기 침전 반응 용기의 하측과 결합되고, 상기 침전 반응 용기와 연통되어 상기 침전물을 포함한 혼합물이 유입되는 배관; 및 상기 배관의 타 측과 결합되고, 상기 배관으로부터 상기 혼합물을 공급받아 상기 혼합물의 일부를 증발시키는 증발 유닛을 포함하고, 상기 증발 유닛은, 상기 배관과 연통되고, 내부에 상기 혼합물이 수용되는 공간이 형성되는 증발 용기; 일 측이 상기 증발 용기의 상측과 결합되고, 상기 증발 용기와 연통되어 상기 증발 용기에서 증발된 상기 혼합물의 일부가 유입되는 회수관; 및 상기 회수관의 타 측과 연통되고, 내부에 상기 회수관으로부터 상기 혼합물의 일부를 공급받아 응축시키는 공간이 형성되는 회수 용기를 포함한다.In order to achieve the above object, a waste liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a precipitation reaction vessel in which a space in which a waste liquid and an aqueous solution are mixed to form a precipitate is formed; a pipe having one side coupled to a lower side of the precipitation reaction vessel and communicating with the precipitation reaction vessel to introduce a mixture including the precipitate; and an evaporation unit coupled to the other side of the pipe, receiving the mixture from the pipe and evaporating a part of the mixture, wherein the evaporation unit communicates with the pipe and accommodates the mixture therein. An evaporation vessel in which is formed; a recovery pipe having one side coupled to an upper side of the evaporation container and communicating with the evaporation container to introduce a part of the mixture evaporated in the evaporation container; and a recovery container communicating with the other side of the recovery pipe and having a space formed therein to receive and condense a part of the mixture from the recovery pipe.
또한, 상기 폐액은 계면 활성제 및 방사성 물질을 함유하고, 상기 수용액은 수산화 바륨(Ba(OH)2)을 함유할 수 있다.In addition, the waste liquid contains a surfactant and a radioactive material, and the aqueous solution may contain barium hydroxide (Ba(OH) 2 ).
또한, 상기 수용액은 수용액 주입부를 통과하여 상기 침전 반응 용기에 투입되고, 상기 수용액 주입부는, 상기 수용액 주입부를 통과하는 상기 수용액에 열을 공급하는 밴드 히터(band heater)가 구비될 수 있다.In addition, the aqueous solution is injected into the precipitation reaction vessel through an aqueous solution injection unit, and the aqueous solution injection unit may be provided with a band heater for supplying heat to the aqueous solution passing through the aqueous solution injection unit.
또한, 상기 밴드 히터는, 상기 수용액 주입부를 통과하는 상기 수용액의 온도를 75℃ 이상 85℃ 이하로 유지시킬 수 있다.In addition, the band heater may maintain the temperature of the aqueous solution passing through the aqueous solution injection unit at 75° C. or more and 85° C. or less.
또한, 상기 수용액에 함유된 상기 수산화 바륨의 몰 농도는, 상기 폐액에 함유된 황산 이온(SO4 2-)의 몰 농도의 97% 이상 99% 이하일 수 있다.In addition, the molar concentration of the barium hydroxide contained in the aqueous solution may be 97% or more and 99% or less of the molar concentration of sulfate ions (SO 4 2- ) contained in the waste liquid.
또한, 상기 증발 유닛은, 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시키는 진공 펌프를 포함할 수 있다.In addition, the evaporation unit may include a vacuum pump for reducing the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel to a pressure lower than atmospheric pressure.
또한, 상기 진공 펌프는, 진공관을 통해 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기 중 어느 하나와 연결되고, 상기 진공관의 일 부분에는, 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 조절할 수 있는 바이패스 밸브(by-pass valve)가 설치될 수 있다.In addition, the vacuum pump is connected to any one of the evaporation vessel, the recovery tube, and the recovery vessel through a vacuum tube, and the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery tube, and the recovery vessel is controlled at a part of the vacuum tube. An adjustable by-pass valve may be installed.
또한, 상기 바이패스 밸브는, 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력이 650 Torr 이상 700 Torr 이하로 유지되도록 조절할 수 있다.In addition, the bypass valve may be adjusted so that internal pressures of the evaporation container, the recovery pipe, and the recovery container are maintained at 650 Torr or more and 700 Torr or less.
또한, 상기 배관을 통과하는 상기 혼합물은, 체크 밸브(check valve)에 의해 상기 증발 용기로의 유입이 허용되거나 차단될 수 있다.In addition, the mixture passing through the pipe may be allowed or blocked from entering the evaporation vessel by a check valve.
또한, 상기 체크 밸브는, 상기 회수관의 상측에 설치된 압력 센서의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면 개방되고, 상기 증발 용기로 주입된 상기 혼합물의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면 폐쇄될 수 있다.In addition, the check valve is opened when the measured pressure of the pressure sensor installed on the upper side of the recovery pipe is maintained at the preset pressure for a preset time, and when the volume of the mixture injected into the evaporation vessel reaches the preset volume. may be closed.
또한, 상기 침전 반응 용기 내부에서 회전되며 상기 폐액 및 상기 수용액을 혼합시키는 교반기를 포함할 수 있다.In addition, it may include an agitator that rotates inside the precipitation reaction vessel and mixes the waste liquid and the aqueous solution.
또한, 상기 교반기는, 200rpm 이상 400rpm 이하의 속도로 회전될 수 있다.In addition, the stirrer may be rotated at a speed of 200 rpm or more and 400 rpm or less.
또한, 상기 증발 유닛은, 상기 증발 용기의 외측에 부착되고, 상기 증발 용기 외벽으로 열을 공급하는 가열기를 포함할 수 있다.In addition, the evaporation unit may include a heater attached to the outside of the evaporation container and supplying heat to the outer wall of the evaporation container.
또한, 상기 가열기는, 상기 증발 용기 외벽을 90℃ 이상 100℃ 이하로 유지시킬 수 있다.In addition, the heater may maintain the outer wall of the evaporation vessel at 90° C. or more and 100° C. or less.
또한, 상기 가열기는, 상기 증발 유닛의 1차 증발 과정 동안 상기 증발 용기 외벽을 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지시키고, 상기 증발 유닛의 2차 증발 과정 동안 상기 증발 용기 외벽을 145℃ 이상 155℃ 이하로 유지시킬 수 있다.In addition, the heater maintains the outer wall of the evaporation container at 90 ° C. or more and 95 ° C. or less during the first evaporation process of the evaporation unit, and the outer wall of the evaporation container is 145 ° C. or more and 155 ° C. or less during the second evaporation process of the evaporation unit. can be maintained as
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 장치를 이용한 폐액 처리 방법으로서, (a) 상기 침전 반응 용기에 상기 폐액 및 상기 수용액 주입이 시작되는 단계; (b) 상기 폐액 및 상기 수용액이 혼합되어 상기 침전물이 생성되는 단계; (c) 상기 침전물을 포함한 상기 혼합물이 상기 배관을 통해 상기 침전 반응 용기에서 상기 증발 용기로 유동되는 단계; (d) 상기 증발 용기 내 상기 혼합물의 일부가 기화되어 상기 회수 용기로 유동되는 단계; 및 (e) 기화된 상기 혼합물의 일부가 응축되어 상기 회수 용기에 저장되는 단계를 포함하는, 폐액 처리 방법을 제공한다.In addition, as a waste liquid treatment method using the waste liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, (a) starting the injection of the waste liquid and the aqueous solution into the precipitation reaction vessel; (b) mixing the waste liquid and the aqueous solution to produce the precipitate; (c) flowing the mixture including the precipitate from the precipitation reaction vessel to the evaporation vessel through the pipe; (d) vaporizing a portion of the mixture in the evaporation vessel and flowing into the recovery vessel; and (e) condensing a part of the vaporized mixture and storing it in the recovery container.
또한, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 교반기가 회전되며 상기 폐액 및 상기 수용액을 혼합시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (b) may include (b1) mixing the waste liquid and the aqueous solution while the stirrer is rotated.
또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 체크 밸브가 수동 개방되어 상기 혼합물의 상기 증발 용기로의 유입이 허용되는 단계; 및 (c2) 상기 체크 밸브가 수동 폐쇄되어 상기 혼합물의 상기 증발 용기로의 유입이 차단되는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (c) may include: (c1) manually opening the check valve to allow the mixture to flow into the evaporation vessel; and (c2) manually closing the check valve to block the flow of the mixture into the evaporation vessel.
또한, 상기 (c2) 단계 이후 상기 (d) 단계 이전에, (c3) 상기 압력 센서의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면, 상기 체크 밸브가 자동 개방되는 단계; 및 (c4) 상기 증발 용기로 주입된 상기 혼합물의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면, 상기 체크 밸브가 자동 폐쇄되는 단계가 수행될 수 있다.In addition, after the step (c2) and before the step (d), (c3) automatically opening the check valve when the measured pressure of the pressure sensor is maintained at the preset pressure for a preset time; and (c4) automatically closing the check valve when the volume of the mixture injected into the evaporation container reaches a preset volume.
또한, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 진공 펌프가 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시키는 단계를 포함할 수 있다.Also, the step (d) may include (d1) reducing the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery tube, and the recovery vessel to a pressure lower than atmospheric pressure by the vacuum pump.
또한, 상기 (d1) 단계는, (d2) 상기 바이패스 밸브가 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.Also, the step (d1) may include step (d2) of adjusting the internal pressure of the evaporation container, the recovery pipe, and the recovery container by the bypass valve.
또한, 상기 (e) 단계 이후에, (f) 상기 폐액 처리 장치의 구동이 종료되고, 상기 혼합물의 일부가 회수되는 단계가 수행될 수 있다.Also, after step (e), step (f) of ending the operation of the waste liquid treatment device and recovering a part of the mixture may be performed.
또한, 상기 (f) 단계는, (f1) 침전 반응 유닛의 구동이 종료되는 단계; (f2) 상기 체크 밸브가 수동 개폐 모드로 전환되고 폐쇄되는 단계; (f3) 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력이 기 설정된 종료 압력에 도달되면, 상기 가열기의 구동이 종료되는 단계; (f4) 상기 증발 용기의 온도가 25℃보다 낮아지면, 상기 진공 펌프의 구동이 종료되는 단계; 및 (f5) 상기 회수 용기가 외부로 반출되는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step (f) may include (f1) terminating the operation of the precipitation reaction unit; (f2) switching the check valve to a manual opening/closing mode and closing it; (f3) terminating the operation of the heater when internal pressures of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel reach a predetermined end pressure; (f4) terminating the driving of the vacuum pump when the temperature of the evaporation vessel is lower than 25°C; and (f5) taking the recovery vessel outside.
본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.Among the various effects of the present invention, effects that can be obtained through the above-described solution are as follows.
먼저, 폐액이 수용액과 혼합되어 침전 반응을 일으킨다. 이후, 침전물을 포함한 혼합물이 배관을 통해 증발 유닛의 증발 용기로 주입된다. 증발 용기에 수용된 혼합물은 그 일부가 가열기에 의해 기화되어 회수 용기로 유동된다. 기화되지 않은 나머지 혼합물은 증발 용기에 잔류된다. 상기 과정에서, 무기 물질이 증발 용기에 잔류되고, 계면 활성제를 포함한 용액이 회수될 수 있다.First, the waste liquid is mixed with an aqueous solution to cause a precipitation reaction. Thereafter, the mixture including the precipitate is injected into the evaporation vessel of the evaporation unit through a pipe. A portion of the mixture accommodated in the evaporation vessel is vaporized by a heater and flows into the recovery vessel. The remainder of the unvaporized mixture remains in the evaporation vessel. In the above process, inorganic substances remain in the evaporation vessel, and a solution containing a surfactant can be recovered.
따라서, 혼합물 내 무기 물질이 침전 반응을 통해 불용성 화학물로 전환된 뒤 물과 분리될 수 있다. 특히, 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액에 있어서, 방사성 물질을 함유한 고농도의 무기 물질이 고화체 제조가 용이한 형태로 분리될 수 있다. 결과적으로, 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액이 보다 안전하고 효과적으로 처리될 수 있다.Thus, inorganic substances in the mixture can be converted to insoluble chemicals through a precipitation reaction and then separated from water. In particular, in the waste liquid containing radioactive materials and surfactants, high-concentration inorganic materials containing radioactive materials can be separated in a form that is easy to prepare solidified materials. As a result, waste liquid containing radioactive substances and surfactants can be treated more safely and effectively.
또한, 폐액에 포함된 계면 활성제의 일부 및 물이 방사성 물질과 무기 물질이 제거된 상태로 분리된다. 즉, 폐액에 포함된 계면 활성제의 일부 및 물이 방사성 물질과 무기 물질이 제거된 상태로 회수된다.In addition, a part of the surfactant and water contained in the waste liquid are separated in a state in which radioactive materials and inorganic materials are removed. That is, a part of the surfactant and water contained in the waste liquid are recovered in a state in which radioactive substances and inorganic substances are removed.
따라서, 제염 과정에서 사용된 계면 활성제의 일부와 물이 회수될 수 있다. 이에 따라, 회수된 거품 용액의 원료 물질이 순수한 거품 용액으로서 재사용될 수 있다. 결과적으로, 폐액 처리 비용이 보다 절감될 수 있고, 경제성이 보다 증진될 수 있다.Thus, part of the surfactant and water used in the decontamination process can be recovered. Accordingly, the raw material of the recovered foam solution can be reused as a pure foam solution. As a result, waste liquid treatment costs can be further reduced and economic efficiency can be further improved.
또한, 침전 반응 용기와 증발 용기를 연결하는 배관에 체크 밸브(check valve)가 설치된다. 체크 밸브는 증발 유닛에 설치된 압력 센서의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면 개방된다. 반대로, 증발 용기로 주입된 혼합물의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면, 체크 밸브가 폐쇄된다.In addition, a check valve is installed in a pipe connecting the precipitation reaction vessel and the evaporation vessel. The check valve is opened when the measured pressure of the pressure sensor installed in the evaporation unit is maintained at the preset pressure for a preset time. Conversely, when the volume of the mixture injected into the evaporation vessel reaches a preset volume, the check valve is closed.
이에 따라, 침전 반응 용기 내 폐액이 반연속적으로 증발 용기에 주입될 수 있다. 즉, 폐액이 반연속적으로 처리될 수 있다. 따라서, 폐액 처리 장치의 구조 및 폐액 처리 방법이 보다 단순화될 수 있다. 더 나아가, 산업체의 접근성 및 활용도가 보다 증가될 수 있다.Accordingly, the waste liquid in the precipitation reaction vessel can be semi-continuously injected into the evaporation vessel. That is, the waste liquid can be treated semi-continuously. Accordingly, the structure of the waste liquid treatment device and the waste liquid treatment method can be further simplified. Furthermore, the accessibility and utilization of industries can be further increased.
또한, 동일한 혼합물에 대하여 증발 및 회수 과정이 여러 번 반복하여 수행될 수 있다. 이때, 각 증발 단계에서의 증발 용기 외벽 온도가 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 혼합물의 1차 증발 과정에서는 증발 용기 외벽 온도가 90℃ 이상 95℃ 이하로 가열되고, 혼합물의 2차 증발 과정에서는 증발 용기 외벽 온도가 145℃ 이상 155℃ 이하로 가열될 수 있다.In addition, the evaporation and recovery process may be repeated several times for the same mixture. At this time, the temperature of the outer wall of the evaporation vessel in each evaporation step may be set differently. For example, in the first evaporation process of the mixture, the outer wall temperature of the evaporation container is heated to 90 ° C. or more and 95 ° C. or less, and in the second evaporation process of the mixture, the outer wall temperature of the evaporation container may be heated to 145 ° C. or more and 155 ° C. or less.
따라서, 2차 회수액 내 계면 활성제의 농도가 1차 회수액 내 계면 활성제의 농도보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 계면 활성제의 농도가 다르게 형성되는 서로 다른 회수액이 생성될 수 있다. 결과적으로, 회수액 내 계면 활성제의 농도가 제어될 수 있다. 이에 따라, 계면 활성제를 함유한 폐액의 부피가 보다 효과적으로 축소될 수 있다. 더 나아가, 폐액의 최종 처리의 용이성이 증진될 수 있다.Therefore, the concentration of the surfactant in the secondary recovery liquid may be greater than the concentration of the surfactant in the primary recovery liquid. That is, different recovery liquids having different surfactant concentrations may be produced. As a result, the concentration of the surfactant in the recovery liquid can be controlled. Accordingly, the volume of the waste liquid containing the surfactant can be reduced more effectively. Furthermore, the ease of final treatment of the waste liquid can be enhanced.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 장치를 도시하는 개념도이다.
도 2는 침전물을 포함한 혼합물이 증발 유닛에 투입되기 전의 폐액 처리 장치를 도시하는 개념도이다.
도 3은 침전물을 포함한 혼합물이 증발 유닛에 투입된 후의 폐액 처리 장치를 도시하는 개념도이다.
도 4는 혼합물의 증발 과정이 진행 중인 상태의 폐액 처리 장치를 도시하는 개념도이다.
도 5는 혼합물의 증발 과정이 완료된 상태의 폐액 처리 장치를 도시하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 방법을 도시하는 순서도이다.
도 7은 도 6의 S300 단계를 보다 상세하게 도시하는 순서도이다.
도 8은 도 6의 S400 단계를 보다 상세하게 도시하는 순서도이다.
도 9는 도 6의 S600 단계를 보다 상세하게 도시하는 순서도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a waste liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a waste liquid treatment apparatus before a mixture including precipitate is introduced into an evaporation unit.
3 is a conceptual diagram showing a waste liquid treatment apparatus after a mixture including precipitate is introduced into an evaporation unit.
4 is a conceptual diagram illustrating a waste liquid treatment apparatus in a state in which an evaporation process of a mixture is in progress.
5 is a conceptual diagram illustrating a waste liquid treatment apparatus in a state in which an evaporation process of a mixture is completed.
6 is a flowchart illustrating a waste liquid treatment method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating step S300 of FIG. 6 in more detail.
8 is a flowchart illustrating step S400 of FIG. 6 in more detail.
9 is a flowchart illustrating step S600 of FIG. 6 in more detail.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 장치(1) 및 이를 이용한 폐액 처리 방법을 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a waste
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, descriptions of some components may be omitted to clarify the characteristics of the present invention.
본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In this specification, the same reference numerals are given to the same components even in different embodiments, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical ideas disclosed in this specification are not limited by the accompanying drawings.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르기 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 장치(1)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a waste
폐액 처리 장치(1)는 가정용 또는 산업용 등 특정 목적에 쓰이고 난 액체에서 유해 물질을 분리하거나 회수한다. 구체적으로, 침전 반응, 감압 증발 및 응축 과정을 통해 폐액에서 유해 물질을 분리한다.The waste
여기에서, 감압 증발이란, 내부 압력이 대기압 이하로 감압된 상태로 수행되는 증발 과정을 의미한다.Here, the vacuum evaporation means an evaporation process performed in a state in which the internal pressure is reduced to atmospheric pressure or less.
폐액 처리 장치(1)는 폐액을 반연속적으로 처리한다. 구체적으로, 폐액의 주입이 연속적으로 수행되는 단계와 폐액의 주입이 차단되는 단계가 교번적으로 반복되며, 폐액이 처리된다.The waste
폐액 처리 장치(1)의 대상은 특정 물질로 한정되지 않는다. 일 실시 예에서, 폐액은 방사성 물질 및 계면 활성제를 포함한 폐액일 수 있다.The object of the waste
도시된 실시 예에서, 폐액 처리 장치(1)는 침전 반응 유닛(10), 배관(20), 체크 밸브(check valve)(30) 및 증발 유닛(40)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the waste
침전 반응 유닛(10)은 폐액과 수용액의 침전 반응이 발생되는 부재이다. 이를 위해, 침전 반응 유닛(10)은 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물(P)이 생성되는 공간을 제공한다.The
도시된 실시 예에서, 침전 반응 유닛(10)은 침전 반응 용기(110), 폐액 주입부(120), 수용액 주입부(130) 및 교반기(140)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the
침전 반응 용기(110)는 폐액과 수용액의 침전 반응이 직접적으로 일어나는 공간이다.The
침전 반응 용기(110)는 내부에 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물(P)이 생성된 공간이 형성된다. 도시된 실시 예에서, 침전 반응 용기(110)는 하측으로 직경이 감소되며 연장되는 원기둥 형상으로 형성된다.The
침전 반응 용기(110)의 내부 공간은 폐액 주입부(120) 및 수용액 주입부(130)와 결합된다.The inner space of the
폐액 주입부(120) 및 수용액 주입부(130)는 침전 반응 용기(110)로 각각 폐액 및 수용액을 공급한다.The waste
폐액 주입부(120)를 통해 공급되는 폐액은 특정 물질로 한정되지 않는다. 일 실시 예에서, 폐액은 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유할 수 있다.The waste liquid supplied through the waste
수용액 주입부(130)를 통해 공급되는 수용액은 특정 물질로 한정되지 않는다. 일 실시 예에서, 수용액은 수산화 바륨(Ba(OH)2)을 함유할 수 있다.The aqueous solution supplied through the aqueous
상기 실시 예에서, 수산화 바륨 수용액에 함유된 바륨 이온(Ba2+)이 폐액 내 황산 이온과 반응하게 되면, 침전물(P)인 황산 바륨(BaSO4)이 생성될 수 있다. 이때, 수용액에 함유된 수산화 바륨의 몰 농도는, 폐액에 함유된 황산 이온(SO4 2-)의 몰 농도의 97% 이상 99% 이하인 것이 바람직하다. 이는, 혼합액의 증발을 방해하는 미반응 바륨을 감소시키기 위함이다.In the above embodiment, when barium ions (Ba 2+ ) contained in the aqueous solution of barium hydroxide react with sulfate ions in the waste liquid, barium sulfate (BaSO 4 ) as a precipitate (P) may be generated. At this time, the molar concentration of barium hydroxide contained in the aqueous solution is preferably 97% or more and 99% or less of the molar concentration of sulfate ions (SO 4 2- ) contained in the waste liquid. This is to reduce unreacted barium that hinders evaporation of the liquid mixture.
상기 침전 반응 과정에서, 수산화 바륨이 황산 이온의 몰 농도보다 높은 몰 농도로 주입되는 경우, 수산화 바륨의 형태로 잔류하는 바륨이 침전물(P) 위로 코팅되며 침전물(P)의 증발을 방해하게 된다. 수산화 바륨이 황산 이온의 몰 농도와 동일한 몰 농도로 주입되는 경우에도 미반응 바륨이 존재하게 되는 바, 수산화 바륨은 황산 이온의 몰 농도보다 작은 몰 농도로 주입되는 것이 바람직하다.In the precipitation reaction process, when barium hydroxide is injected at a molar concentration higher than the molar concentration of sulfate ions, barium remaining in the form of barium hydroxide is coated on the precipitate P and prevents evaporation of the precipitate P. Since unreacted barium remains even when barium hydroxide is implanted at a molar concentration equal to that of sulfate ions, barium hydroxide is preferably injected at a molar concentration smaller than the molar concentration of sulfate ions.
또한, 수용액 주입부(130)는 가급적 특정 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 수용액 주입부(130)는 그 배관(20)이 단열되거나 별도의 구성 요소에 의해 가열될 수 있다.In addition, the aqueous
도시된 실시 예에서, 수용액 주입부(130)에는 밴드 히터(131)가 부착된다.In the illustrated embodiment, a
밴드 히터(131)는 수용액 주입부(130)를 통과하는 수용액에 열을 공급한다. 일 실시 예에서, 밴드 히터(131)는 수용액 주입부(130)를 통과하는 수용액의 온도를 75℃ 이상 85℃ 이하로 유지시킨다. 바람직하게는, 밴드 히터(131)는 수용액 주입부(130)를 통과하는 수용액의 온도를 80℃ 내외로 유지시킨다.The
밴드 히터(131)는 수용액 주입부(130)의 외주를 둘러싸도록 배치된다. 이에 따라, 밴드 히터(131)는 고리 형으로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 밴드 히터(131)는 도시된 형상에 한정되지 않고 수용액 주입부(130)를 통과하는 수용액을 가열할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다.The
침전 반응 용기(110)에 주입된 폐액 및 수용액은 혼합되어 침전물(P)을 발생시킨다. 상기 혼합 과정은 교반기(140)에 의해 수행될 수 있다.The waste liquid and the aqueous solution injected into the
교반기(140)는 침전 반응 용기(110) 내 폐액 및 수용액을 혼합시킨다.The
교반기(140)는 침전 반응 용기(110) 내부에 배치된다. 이에 따라, 교반기(140)는 침전 반응 용기(110)보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 교반기(140)는 그 일부가 폐액 및 수용액의 혼합물(M)에 수장될 수 있다.The
도시된 실시 예에서, 교반기(140)의 하측에는 단수 개 또는 복수 개의 날개부가 구비된다. 그러나, 교반기(140)는 도시된 형태에 한정되지 않고, 폐액 및 수용액을 혼합시킬 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다.In the illustrated embodiment, the lower side of the
교반기(140)는 침전 반응 용기(110) 내부에서 회전될 수 있다. 교반기(140)가 회전됨에 따라, 교반기(140)의 일부가 수장된 폐액 및 수용액이 함께 회전되며 혼합될 수 있다. 상기 과정에서, 교반기(140)는 200rpm 이상 400rpm 이하의 속도로 회전될 수 있다. 바람직하게는, 교반기(140)는 250rpm 이상 350rpm 이하의 속도로 회전될 수 있다. 보다 바람직하게는, 교반기(140)는 300rpm의 속도로 회전될 수 있다.The
폐액 및 수용액이 혼합됨에 따라, 침전 반응 용기(110) 내부에는 침전물(P)이 생성된다. 즉, 침전 반응 용기(110) 내부에는 침전물(P)을 포함한 폐액 및 수용액의 혼합물(M)이 수용된다.As the waste liquid and the aqueous solution are mixed, a precipitate P is generated inside the
침전물(P)을 포함한 혼합물(M)은 침전 반응 용기(110)에서 배관(20)으로 유입된다.The mixture (M) including the precipitate (P) flows from the precipitation reaction vessel (110) into the pipe (20).
배관(20)은 침전 반응 용기(110)에 수용된 내용물의 일부를 후술하는 증발 유닛(40)으로 운반한다.The
배관(20)은 침전 반응 용기(110)의 하측에 위치된다. 구체적으로, 배관(20)의 상측은 침전 반응 용기(110)의 하측과 연통되도록 결합된다. 이에 따라, 침전 반응 용기(110) 내 혼합물(M)이 배관(20)으로 유입될 수 있다.The
일 실시 예에서, 배관(20)은 상하 방향으로 연장되는 파이프(pipe) 형상으로 형성된다. 이에 따라, 배관(20)의 상측으로 유입된 혼합물(M)이 중력에 의해 배관(20)의 하측으로 이동될 수 있다.In one embodiment, the
배관(20)의 일 부분에는 체크 밸브(30)가 설치된다.A
체크 밸브(30)는 혼합물(M)의 배관(20) 통과를 허용하거나 차단한다. 이는, 후술하는 증발 유닛(40)으로 혼합물(M)이 유입되는 것을 허용하거나 차단한다.The
구체적으로, 체크 밸브(30)는 개폐 동작에 의해 배관(20)의 일 부분의 내관을 개방하거나 폐쇄한다. 상기 개폐 동작은 수동 또는 자동으로 구동될 수 있다. 일 실시 예에서, 폐액 처리 장치(1)의 시동 시에는 수동으로 체크 밸브(30)가 개폐되고, 2회차 이후 개폐는 자동으로 구동된다.Specifically, the
일 실시 예에서, 체크 밸브(30)는 침전 반응 용기(110) 내 혼합물(M)의 부피가 침전 반응 용기(110) 내부 공간의 부피에 절반 수준에 도달되었을 때 개방된다. 상기 실시 예에서, 침전 반응 용기(110) 내 폐액의 체류 시간이 10분 미만인 경우에는 체크 밸브(30)가 개방되지 않는다. 이는 혼합물(M)의 침전 반응이 충분히 진행되기 위하여 최소 10분 이상의 시간이 요구되기 때문이다.In one embodiment, the
다른 실시 예에서, 체크 밸브(30)는 후술하는 증발 유닛(40)에 설치된 압력 센서(431)의 측정 압력에 반응하여 개방될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 압력 센서(431)의 설명과 함께 후술한다.In another embodiment, the
침전 반응 유닛(10)과 반대되는 배관(20)의 타 측에는 증발 유닛(40)이 결합된다.An
증발 유닛(40)은 침전 반응 유닛(10)으로부터 공급된 혼합물(M)의 일부를 감압 증발 및 응축하여 회수한다. 일 실시 예에서, 상기 증발 및 응축 과정은, 동일한 혼합물(M)에 대하여 여러 번 반복하여 수행될 수 있다.The
증발 유닛(40)은 배관(20)을 통해 침전 반응 유닛(10)과 연결된다. 도시된 실시 예에서, 증발 유닛(40)은 배관(20)의 하측과 결합된다.The
도시된 실시 예에서, 증발 유닛(40)은 증발 용기(410), 가열기(420), 회수관(430), 회수 용기(440) 및 진공 형성부(450)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the
증발 용기(410)는 침전 반응 유닛(10)에서 공급된 혼합물(M)의 일부가 증발 전 경유하거나 증발되지 못한 잔재물(D)이 회수되는 공간이다.The
증발 용기(410)는 내부에 혼합물(M)이 수용되는 공간이 형성된다. 일 실시 예에서, 증발 용기(410)는 원통 형상으로 형성된다. 그러나, 증발 용기(410)는 상기 실시 예에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 증발 용기(410)는 다각 기둥 형상으로 형성될 수 있다.The
증발 용기(410)의 내부 공간에는 배관(20)의 하측이 결합된다. 구체적으로, 배관(20)의 하측이 증발 용기(410) 내부 공간과 연통되도록 결합된다.The lower side of the
증발 용기(410)는 침전 반응 유닛(10) 및 배관(20)의 하측에 위치된다. 이에 따라, 침전 반응 유닛(10) 내 혼합물(M)이 중력에 의해 배관(20)을 따라 증발 용기(410)로 유입될 수 있다. 다만, 체크 밸브(30)가 폐쇄되어 있는 경우에는 유입이 차단될 수 있다.The
배관(20)을 통해 증발 용기(410)로 공급된 혼합물(M)의 일부는, 가열기(420)에 의하여 증발될 수 있다.A portion of the mixture M supplied to the
가열기(420)는 증발 용기(410) 내 혼합물(M)에 열을 공급한다.The
가열기(420)는 증발 용기(410)와 인접하게 배치된다. 구체적으로, 가열기(420)는 증발 용기(410)의 외측에 부착된다. 일 실시 예에서, 가열기(420)는 증발 용기(410)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 상기 실시 예에서, 가열기(420)의 내주는 증발 용기(410)의 외주와 대응되는 형상으로 형성된다.
가열기(420)의 운전 온도 범위는 증발 유닛(40)의 재질의 특성에 따라 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 가열기(420)는 증발 용기(410) 외벽을 90℃ 이상 100℃ 이하로 유지시키는 범위 내에서 운전될 수 있다.The operating temperature range of the
끓는점이 100℃인 물과 계면 활성제의 끓는점이 거의 유사하기 때문에, 물과 계면 활성제가 90℃ 이상 100℃ 이하의 범위에서 일정 수준의 감압 조건으로 운전되는 경우 함께 증발될 수 있다. 다만, 혼합물(M)의 온도보다 증발 용기(410) 외벽의 온도가 보다 용이하게 측정 및 제어될 수 있는 바, 가열기(420)는 증발 용기(410) 외벽의 온도를 기준으로 운전되는 것이 효과적이다.Since the boiling points of water having a boiling point of 100 ° C and surfactant are almost similar, water and surfactant can be evaporated together when operated under a certain level of reduced pressure in the range of 90 ° C or more and 100 ° C or less. However, since the temperature of the outer wall of the
일 실시 예에서, 가열기(420)는 증발 용기(410) 외벽을 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지시키는 범위 내에서 운전될 수 있다. 이는, 혼합물(M)에 계면 활성제에 의한 거품이 과도하게 발생되거나, 혼합물(M)이 증발 용기(410) 외부로 월류되는 현상을 최소화하기 위함이다.In one embodiment, the
다른 실시 예에서, 가열기(420)는 혼합물(M)의 1차 증발 과정 동안 증발 용기(410) 외벽을 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지시키는 범위 내에서 운전되고, 혼합물(M)의 2차 증발 과정 동안 증발 용기(410) 외벽을 145℃ 이상 155℃ 이하, 바람직하게는 150℃로 유지시키는 범위 내에서 운전될 수 있다. 이에 따라, 증발되어 회수되는 계면 활성제의 농도가 제어될 수 있다.In another embodiment, the
일 실시 예에서, 가열기(420)는 세라믹 히터로 형성될 수 있다. 이는 운전 운도 유지의 안정성을 보다 증가시키기 위함이다.In one embodiment, the
가열기(420)는 증발 용기(410)가 장입되는 영역에 열을 공급한다. 이에 따라, 증발 용기(410) 내부에는 온도 구배가 형성될 수 있다. 상기 온도 구배에 따라 혼합물(M)의 증발 및 응축이 발생될 수 있다.The
증발 용기(410) 내 혼합물(M)이 가열됨에 따라, 혼합물(M) 내 물이 증발될 수 있다. 상기 증발 과정에서 계면 활성제의 대부분은 증발 용기(410)의 내벽에 잔류되지만, 일부는 비말 동반 현상에 의해 물과 함께 증발된다. 증발 용기(410)의 내벽에 잔류되는 계면 활성제는, 증발 용기(410) 내부의 온도 구배에 의해 응축되어 물방울 형태의 액체로 잔류된다.As the mixture M in the
증발된 혼합물(M)의 일부는 회수관(430)으로 유입된다.A part of the evaporated mixture M flows into the
회수관(430)은 증발 용기(410)와 후술하는 회수 용기(440)를 연결하는 통로로서 기능한다.The
회수관(430)은 구부러진 파이프 형상으로 형성된다. 회수관(430)의 내부에는 증발된 혼합물(M)의 일부가 유동될 수 있는 통로가 형성된다.The
회수관(430)을 그 일 측이 증발 용기(410)의 상측과 결합된다. 이에 따라, 증발 용기(410)에서 증발된 혼합물(M)의 일부가 회수관(430)의 상기 일 측으로 유입될 수 있다. 회수관(430)의 타 측은 후술하는 회수 용기(440)의 상측과 결합된다.One side of the
회수관(430)의 최상측에는 압력 센서(431)가 설치된다.A
압력 센서(431)는 증발 유닛(40) 내부의 압력 변화를 감지한다.The
압력 센서(431)는 증발 유닛(40)의 최상측에 위치된다. 구체적으로, 회수관(430)의 최상측에 설치된다. 이는, 혼합물(M)의 실제 증발에 의해 생성된 증기에 따른 압력 변화를 감지하기 위함이다.The
압력 센서(431)에서 감지된 압력 변화는 체크 밸브(30)의 개폐 동작을 조작하는 데 이용될 수 있다.The pressure change detected by the
증발 유닛(40) 내에서 감압 증발 및 응축 과정이 진행됨에 따라, 내부 압력은 점차적으로 감소되어 기 설정된 압력에 도달되어 유지된다. 압력 센서(431)의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 상기 기 설정된 압력으로 유지되면, 체크 밸브(30)가 개방되고 침전 반응 용기(110) 내 혼합물(M)이 증발 용기(410)로 주입된다.As the vacuum evaporation and condensation process proceeds in the
이후, 침전 반응 용기(110)에서 증발 용기(410)로 주입된 혼합물(M)의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면 체크 밸브(30)가 폐쇄된다.Thereafter, when the volume of the mixture M injected into the
다만, 폐액 처리 장치(1)가 시동될 때에는 증발 유닛(40) 내부에 혼합물(M)이 존재하지 않는 바, 압력 센서(431)가 기 설정된 압력에 도달될 수 없다. 이를 해결하기 위하여, 폐액 처리 장치(1)의 시동 시 체크밸브의 1회차 개폐는 수동으로 작동된다.However, since the mixture M does not exist in the
또한, 회수관(430)의 증발 용기(410)와 반대되는 타 측에는 회수 용기(440)가 결합된다.In addition, the
회수 용기(440)는 혼합물(M)에서 증발되어 분리된 물과 계면 활성제의 일부가 응축되는 공간을 제공한다.The
회수 용기(440)는 그 상측이 회수관(430)의 상기 타 측과 연통되도록 결합된다. 이에 따라, 응축된 물과 계면 활성제가 회수 용기(440)로 포집될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 회수 용기(440)는 증발 용기(410)와 비교하였을 때, 하측에 위치된다.The upper side of the
회수 용기(440)는 내부에 혼합물(M)의 일부를 공급받아 응축시키는 공간이 형성된다. 구체적으로, 회수 용기(440) 내부에는 응축된 물과 계면 활성제의 일부가 수용되는 공간이 형성된다.The
일 실시 예에서, 회수 용기(440)는 원통 형상으로 형성된다. 그러나, 회수 용기(440)는 상기 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회수 용기(440)는 다각 기둥 형상으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the
정리하면, 혼합물(M)에 함유된 물과 계면 활성제의 일부가 증발되어 회수관(430)을 통해 유동된 뒤, 다시 응축되어 회수 용기(440)에 포집된다. 다만, 상기 증발 과정에서 증발 유닛(40)은 진공 형성부(450)에 의해 형성된 감압 조건 하에 수행된다.In summary, some of the water and surfactant contained in the mixture M are evaporated and flowed through the
진공 형성부(450)는 증발 유닛(40) 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시킨다. 즉, 진공 형성부(450)는 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시킨다.The
진공 형성부(450)는 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440) 중 적어도 어느 하나와 인접하게 설치된다. 도시된 실시 예에서, 진공 형성부(450)는 회수 용기(440)와 인접하게 설치된다. 이는, 진공 형성 과정에서의 물과 계면 활성제의 소실을 방지하기 위함이다.The
진공 형성부(450)는 복수 개 구비될 수 있다.A plurality of
도시된 실시 예에서, 진공 형성부(450)는 진공 펌프(451), 진공관(452) 및 바이패스 밸브(by-pass valve)(453)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the
진공 펌프(451)는 증발 유닛(40) 내부의 공기를 폐액 처리 장치(1)의 외부로 배출한다. 이에 따라, 증발 유닛(40) 내부 압력이 대기압보다 낮은 압력으로 감압될 수 있다.The
증발 유닛(40) 내부 압력이 감소됨에 따라, 혼합물(M)의 끓는점 또한 감소될 수 있다. 이에 따라, 열원인 가열기(420)의 온도와 혼합물(M)의 끓는점 간 온도차가 보다 증가될 수 있다. 즉, 혼합물(M)의 증발 능력이 보다 증가될 수 있다. 결과적으로, 고온에서 분해되거나 변질될 우려가 있는 물질이 저온에서 처리될 수 있다.As the pressure inside the
진공 펌프(451)는 진공관(452)을 통해 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440) 중 어느 하나와 연결된다. 도시된 실시 예에서, 진공관(452)은 진공 펌프(451) 및 회수 용기(440)를 연결한다.The
진공관(452)의 일 부분에는 바이패스 밸브(453)가 설치된다.A
바이패스 밸브(453)는 증발 유닛(40) 내부 압력을 적절한 운전 압력으로 조절한다. 이를 위해, 바이패스 밸브(453)는 진공관(452)의 내부와 연통되도록 결합된다.The
또한, 바이패스 밸브(453)는 증발 유닛(40) 내부 압력을 운전 압력으로 유지시킨다. 상기 운전 압력은 650 Torr 이상 700 Torr 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 운전 압력은 675 Torr로 설정되는 것이 적절하다. 또한, 증발 유닛(40) 내부 온도가 100℃ 이하인 경우, 바이패스 밸브(453)는 증발 유닛(40) 내부 압력을 400 Torr 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, the
증발 유닛(40) 내부 압력이 너무 낮거나 온도가 과도하게 높은 경우, 계면 활성제에 의한 거품이 과도하게 발생되어 침전물(P)이 증발 용기(410)에서 월류될 수 있다. 증발 용기(410)에서 월류된 침전물(P)은 증발 유닛(40) 내부 오염을 유발할 수 있다. 따라서, 증발 유닛(40) 내부 압력은 일정하게 유지될 필요가 있다.If the internal pressure of the
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 폐액 처리 장치(1)의 구동 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a driving process of the waste
우선, 폐액 처리 장치(1)의 시동 과정에 대하여 설명한다.First, the startup process of the waste
폐액 처리 장치(1)가 시동되면, 폐액 주입부(120)와 수용액 주입부(130)에서 침전 반응 용기(110)로 각각 폐액 및 수용액이 주입되기 시작한다. 동시에, 교반기(140)가 침전 반응 용기(110) 내부에서 회전되기 시작한다(도 2 참조).When the waste
침전 반응 용기(110) 내 폐액 및 수용액은, 교반기(140)에 의해 혼합되며 침전 반응을 일으킨다. 이로 인해, 침전 반응 용기(110) 내부에는 침전물(P)이 생성된다. 결과적으로, 침전 반응 용기(110) 내에는 폐액 및 수용액의 혼합물(M)과 침전물(P)이 잔류된다.The waste liquid and the aqueous solution in the
폐액 처리 장치(1)의 시동 시에는 체크 밸브(30)가 폐쇄된 상태이다. 폐액이 침전 반응 용기(110)에 주입되고 최소 10분이 경과되면, 체크 밸브(30)가 개방되고 혼합물(M)이 중력에 의해 배관(20)을 따라 하측으로 이동된다. 최종적으로, 혼합물(M)이 배관(20)을 통과해 증발 용기(410)로 유입될 수 있다(도 3 참조).When the waste
이때, 침전물(P)을 포함한 혼합물(M)은 증발 용기(410)에서의 높이가 소정의 높이를 넘지 않도록 주입되는 것이 바람직하다. 이는 혼합물(M)의 증발 과정에서 월류 현상에 의한 증발 유닛(40) 오염을 방지하기 위함이다.At this time, it is preferable that the mixture M including the precipitate P is injected so that the height in the
일 실시 예에서, 혼합물(M)은 1회차 투입 시 증발 용기(410)에서의 높이가 5cm를 넘지 않도록 주입된다. 상기 실시 예에서, 혼합물(M)은 2회차 이후의 투입 시 증발 용기(410)에서의 높이가 3cm를 넘지 않도록 주입된다.In one embodiment, the mixture (M) is injected so that the height in the
혼합물(M)이 소정의 양만큼 증발 용기(410)에 유입되면, 체크 밸브(30)가 폐쇄된다. 증발 용기(410) 내 혼합물(M)은 가열기(420)에 의해 열을 공급받아 그 일부가 증발된다. 구체적으로, 혼합물(M) 내 물과 계면 활성제의 일부가 증발된다. 이때, 상기 증발 과정은 감압 조건 하에서 수행된다.When the mixture M flows into the
증발된 물과 계면 활성제의 일부는 회수관(430)을 따라 유동되며 응축되고, 최종적으로 회수 용기(440)에 도달된다(도 4 참조).Some of the evaporated water and surfactant flow along the
침전물(P)을 포함한 혼합물(M)의 증발 과정이 계속 진행되어 더 이상 증발될 수 있는 물질이 존재하지 않으면, 증발 과정이 종료된다(도 5 참조). 증발 과정이 종료된 증발 용기(410) 내에는 무기 물질을 포함한 잔재물(D)이 남게 된다. 또한, 회수 용기(440) 내에는 무기 물질 등이 제외된 물과 계면 활성제의 일부가 혼합된 회수액(R)이 남게 된다.When the evaporation process of the mixture M including the precipitate P continues and there is no more material to be evaporated, the evaporation process ends (see FIG. 5). In the
따라서, 혼합물(M) 내 무기 물질이 침전 반응을 통해 불용성 화학물로 전환된 뒤 물과 분리될 수 있다. 특히, 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액에 있어서, 방사성 물질을 함유한 고농도의 무기 물질이 고화체 제조가 용이한 형태로 분리될 수 있다. 결과적으로, 방사성 물질을 함유한 폐액이 보다 안전하고 효과적으로 처리될 수 있다.Therefore, after the inorganic substances in the mixture M are converted into insoluble chemicals through a precipitation reaction, they can be separated from water. In particular, in the waste liquid containing radioactive materials and surfactants, high-concentration inorganic materials containing radioactive materials can be separated in a form that is easy to prepare solidified materials. As a result, waste liquid containing radioactive materials can be treated more safely and effectively.
이때, 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도는 증발 용기(410) 외벽 온도 및 증발 유닛(40) 운전 압력에 따라 변화될 수 있다. 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도는, 증발 용기(410) 외벽 온도 및 증발 시간이 증가됨에 따라 함께 증가된다.At this time, the concentration of the surfactant in the recovery liquid R may change according to the temperature of the outer wall of the
일 실시 예에서, 증발 용기(410) 외벽 온도가 90℃ 이상 95℃ 이하로 조절되고 증발 유닛(40) 운전 압력이 650 Torr 이상 700 Torr 이하로 설정될 때, 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도는 증발 전 혼합물(M) 내 계면 활성제의 농도에 대하여 5% 미만으로 형성된다.In one embodiment, when the temperature of the outer wall of the
혼합물(M)의 증발 및 회수가 여러 번 반복하여 진행될 경우, 각 증발 단계에서의 증발 용기(410) 외벽 온도가 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 혼합물(M)의 1차 증발 과정에서는 증발 용기(410) 외벽 온도가 90℃ 이상 95℃ 이하로 가열되고, 혼합물(M)의 2차 증발 과정에서는 증발 용기(410) 외벽 온도가 145℃ 이상 155℃ 이하로 가열될 수 있다.When evaporation and recovery of the mixture M are repeated several times, the outer wall temperature of the
따라서, 2차 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도가 1차 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 계면 활성제의 농도가 다르게 형성되는 서로 다른 회수액(R)이 생성될 수 있다. 결과적으로, 회수액(R) 내 계면 활성제의 농도가 제어될 수 있다. 이에 따라, 계면 활성제를 함유한 폐액의 부피가 보다 효과적으로 축소될 수 있다. 더 나아가, 폐액의 최종 처리의 용이성이 증진될 수 있다.Therefore, the concentration of the surfactant in the secondary recovery liquid (R) may be formed higher than the concentration of the surfactant in the primary recovery liquid (R). That is, different recovering liquids R having different surfactant concentrations may be generated. As a result, the concentration of the surfactant in the recovery liquid (R) can be controlled. Accordingly, the volume of the waste liquid containing the surfactant can be reduced more effectively. Furthermore, the ease of final treatment of the waste liquid can be enhanced.
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 폐액 처리 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a waste liquid treatment method according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 9 .
도시된 실시 예에서, 폐액 처리 방법은, 침전 반응 용기(110)로 폐액 및 수용액 주입이 시작되는 단계(S100), 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물(P)이 생성되는 단계(S200), 침전물(P)을 포함한 혼합물(M)이 배관(20)을 통해 침전 반응 용기(110)에서 증발 용기(410)로 유동되는 단계(S300), 증발 용기(410) 내 혼합물(M)의 일부가 기화되어 회수 용기(440)로 유동되는 단계(S400), 기화된 혼합물(M)의 일부가 응축되어 회수 용기(440)에 저장되는 단계(S500) 및 폐액 처리 장치(1)의 구동이 종료되고, 혼합물(M)의 일부가 회수되는 단계(S600)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the waste liquid treatment method includes a step of starting injection of the waste liquid and an aqueous solution into the precipitation reaction vessel 110 (S100), a step of mixing the waste liquid and the aqueous solution to produce a precipitate (P) (S200), and a precipitate ( A step (S300) in which the mixture M including P) flows from the
우선, 침전 반응 용기(110)로 폐액 및 수용액 주입이 시작되는 단계(S100) 및 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물(P)이 생성되는 단계(S200)에 대하여 설명한다.First, the step of starting the injection of the waste liquid and the aqueous solution into the precipitation reaction vessel 110 (S100) and the step of mixing the waste liquid and the aqueous solution to produce the precipitate (P) (S200) will be described.
폐액 처리 장치(1)가 시동되면, 폐액 주입부(120) 및 수용액 주입부(130)의 구동이 시작된다. 폐액 주입부(120) 및 수용액 주입부(130)는 각각 침전 반응 용기(110)로 폐액 및 수용액을 운반한다.When the waste
이후, 침전 반응 용기(110)에 주입된 폐액 및 수용액 혼합되어 침전물(P)이 생성된다. 일 실시 예에서, 침전 반응 용기(110)에 주입된 방사성 핵종 및 계면 활성제를 포함한 폐액과 수산화 바륨 수용액이 혼합되어 침전물(P)인 황산 바륨이 생성될 수 있다.Thereafter, the waste liquid and the aqueous solution injected into the
또한, 일 실시 예에서, 폐액 및 수용액이 혼합되어 침전물(P)이 생성되는 단계(S200)는 교반기(140)가 회전되며 폐액 및 수용액을 혼합시키는 단계(S210)를 포함할 수 있다.Further, in one embodiment, the mixing of the waste liquid and the aqueous solution to produce the precipitate (P) (S200) may include mixing the waste liquid and the aqueous solution while the
교반기(140)는 침전 반응 용기(110) 내부에서 회전되며, 폐액 및 수용액을 혼합시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 회전은 200rpm 이상 400rpm 이하의 속도로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 250rpm 이상 350rpm 이하의 속도로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는, 300rpm의 속도로 수행될 수 있다.The
침전 반응 용기(110) 내에서 침전물(P)이 생성되면, 침전물(P)을 포함한 혼합물(M)이 증발 용기(410)로 유입된다.When the precipitate P is generated in the
이하에서는, 도 7을 참조하여 침전물(P)을 포함한 혼합물(M)이 배관(20)을 통해 침전 반응 용기(110)에서 증발 용기(410)로 유동되는 단계(S300)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a step (S300) of flowing the mixture M including the precipitate P from the
침전물(P)을 포함한 혼합물(M)이 배관(20)을 통해 침전 반응 용기(110)에서 증발 용기(410)로 유동되는 단계(S300)는 체크 밸브(30)가 수동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S310) 및 체크 밸브(30)가 자동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S320)를 포함한다.The step of flowing the mixture M including the precipitate P from the
우선, 체크 밸브(30)가 수동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S310)가 수행된다.First, a step (S310) of manually opening or closing the
체크 밸브(30)가 수동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S310)는 체크 밸브(30)가 수동 개방되어 혼합물(M)의 증발 용기(410)로의 유입이 허용되는 단계(S311) 및 체크 밸브(30)가 수동 폐쇄되어 혼합물(M)의 증발 용기(410)로의 유입이 차단되는 단계(S312)를 포함한다.The step of manually opening or closing the check valve 30 (S310) is the step of manually opening the
먼저, 체크 밸브(30)가 수동 개방되어 혼합물(M)의 증발 용기(410)로의 유입이 허용되는 단계(S311)에 대하여 설명한다.First, a step (S311) in which the
폐액 처리 장치(1)의 시동 시 체크 밸브(30)는 수동 개폐 모드로 구동된다. 폐액 처리 장치(1)의 구동 초기에는, 증발 용기(410) 내부에 시료가 존재하지 않는 바 증발 유닛(40) 내부 압력 변화가 발생되지 않는다. 이에 따라, 사용자가 체크 밸브(30)를 수동으로 개방하여, 혼합물(M)을 증발 용기(410)로 유입시켜야 한다.When the waste
상기 과정에서, 혼합물(M)은 증발 용기(410) 내에서의 높이가 5cm를 넘지 않는 범위 내에서 유입되는 것이 바람직하다.In the above process, it is preferable that the mixture (M) is introduced within a range where the height in the
이후, 체크 밸브(30)가 수동 폐쇄되어 혼합물(M)의 증발 용기(410)로의 유입이 차단되는 단계(S312)가 수행된다.Thereafter, a step (S312) of manually closing the
침전 반응 용기(110) 내 혼합물(M)이 소정의 양만큼 증발 용기(410)로 이송되면, 사용자가 체크 밸브(30)를 수동으로 폐쇄한다. 이에 따라, 침전 반응 용기(110)와 증발 용기(410) 간 통로가 차단되어, 혼합물(M)의 증발 용기(410)로의 유입 또한 차단된다.When the mixture M in the
체크 밸브(30)는 수동 개폐된 이후 자동 개폐 모드로 전환된다.After being manually opened and closed, the
이하에서는, 체크 밸브(30)가 자동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S320)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a step (S320) of automatically opening or closing the
체크 밸브(30)가 자동으로 개방되거나 폐쇄되는 단계(S320)는 압력 센서(431)의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면, 체크 밸브(30)가 자동 개방되는 단계(S321) 및 증발 용기(410)로 주입된 혼합물(M)의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면, 체크 밸브(30)가 자동 폐쇄되는 단계(S322)를 포함한다.The step of automatically opening or closing the check valve 30 (S320) is the step of automatically opening the
먼저, 압력 센서(431)의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면, 체크 밸브(30)가 자동 개방되는 단계(S321)에 대하여 설명한다.First, when the measured pressure of the
증발 유닛(40) 내로 주입된 혼합물(M)은 시간이 경과됨에 따라 그 일부가 감압 증발되고 다시 응축되는 과정을 거친다. 상기 과정에서, 증발 유닛(40) 내부 압력은 점차적으로 감소되어 기 설정된 압력에 도달된다.A portion of the mixture M injected into the
압력 센서(431)는 증발 유닛(40) 내부 압력 변화를 감지한다. 압력 센서(431)의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 상기 기 설정된 압력으로 유지되면, 체크 밸브(30)가 개방되고 침전 반응 용기(110) 내 혼합물(M)이 증발 용기(410)로 유입된다.The
이후, 증발 용기(410)로 주입된 혼합물(M)의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면, 체크 밸브(30)가 자동 폐쇄되는 단계(S322)가 수행된다.Thereafter, when the volume of the mixture M injected into the
사용자는 한 번의 주입에 있어서 증발 용기(410)로 주입되는 혼합물(M)의 부피를 미리 설정한다. 상기 기 설정된 부피는, 혼합물(M)의 증발 용기(410) 내에서의 높이가 3cm를 넘지 않는 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.The user presets the volume of the mixture M injected into the
증발 용기(410)로 주입된 혼합물(M)의 부피가 상기 기 설정된 부피에 도달되면, 체크 밸브(30)는 자동으로 폐쇄된다.When the volume of the mixture M injected into the
이에 따라, 침전 반응 용기(110) 내 폐액이 반연속적으로 증발 용기(410)에 주입될 수 있다. 즉, 폐액이 반연속적으로 처리될 수 있다. 따라서, 폐액 처리 장치(1)의 구조 및 폐액 처리 방법이 보다 단순화될 수 있다. 더 나아가, 산업체의 접근성 및 활용도가 보다 증가될 수 있다.Accordingly, the waste liquid in the
상기 과정에서 체크 밸브(30)는 그 개폐가 자동으로 제어된다. 따라서, 사용자는 상기 자동 개폐 구동을 주기적으로 확인하는 것이 바람직할 것이다. 이를 위해, 사용자는 침전 반응 용기(110)의 수위 및 증발 유닛(40) 내부 압력의 모니터링을 실시할 필요가 있다.In the above process, the opening and closing of the
증발 용기(410)에 유입된 혼합물(M)은 그 일부가 기화되어 회수 용기(440)로 유동된다.A part of the mixture M introduced into the
이하에서는, 도 8을 참조하여 증발 용기(410) 내 혼합물(M)의 일부가 기화되어 회수 용기(440)로 유동되는 단계(S400)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a step (S400) of vaporizing a part of the mixture M in the
증발 용기(410) 외부에 부착된 가열기(420)는, 증발 용기(410) 내 혼합물(M)에 열을 공급한다. 일 실시 예에서, 가열기(420)는 증발 용기(410) 외벽을 90℃ 이상 100℃ 이하로 유지시키는 범위 내에서 운전될 수 있다. 바람직하게는, 가열기(420)는 증발 용기(410) 외벽을 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지시키는 범위 내에서 운전될 수 있다.A
이에 따라, 증발 용기(410) 내 혼합물(M)의 온도가 상승되고, 혼합물(M)에 함유된 물과 계면 활성제의 일부가 기화될 수 있다. 이때, 계면 활성제의 대부분은 증발 용기(410)의 내벽에 잔류되지만, 일부는 물과 함께 증발될 수 있다.Accordingly, the temperature of the mixture M in the
일 실시 예에서, 증발 용기(410) 내 혼합물(M)의 일부가 기화되어 회수 용기(440)로 유동되는 단계(S400)는 진공 펌프(451)가 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시키는 단계(S410)를 포함한다.In one embodiment, in step S400 of vaporizing a portion of the mixture M in the
진공 펌프(451)는 증발 유닛(40)과 결합되어, 증발 유닛(40) 내부의 공기를 폐액 처리 장치(1) 외부로 배출한다. 이에 따라, 증발 유닛(40) 내부 압력이 대기압보다 낮은 압력으로 감압될 수 있다. 즉, 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력이 대기압보다 낮은 압력으로 감압될 수 있다.The
또한, 증발 용기(410) 내 혼합물(M)의 일부가 기화되어 회수 용기(440)로 유동되는 단계(S400)는 바이패스 밸브(453)가 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력을 조절하는 단계(S411)를 포함할 수 있다.In addition, in the step of vaporizing a part of the mixture M in the
바이패스 밸브(453)는 진공 펌프(451)와 증발 유닛(40)을 연결하는 진공관(452)과 연통된다. 이에 따라, 바이패스 밸브(453)는 진공 펌프(451)에 의한 증발 유닛(40) 내부 압력의 감압 정도를 조절할 수 있다. 결과적으로, 바이패스 밸브(453)는 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)를 포함한 증발 유닛(40)의 내부 압력을 조절할 수 있다.The
이때, 바이패스 밸브(453)는 증발 유닛(40) 내부 압력이 650 Torr 이상 700 Torr 이하로 유지되도록 조절하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 바이패스 밸브(453)는 증발 유닛(40) 내부 압력이 675 Torr로 유지되도록 조절하는 것이 적절하다.At this time, the
혼합물(M)의 일부가 증발되면, 증발된 혼합물(M)의 일부가 다시 응축되어 회수 용기(440)로 포집된다.When part of the mixture M is evaporated, part of the evaporated mixture M is condensed again and collected in the
이하에서는, 기화된 혼합물(M)의 일부가 응축되어 회수 용기(440)에 저장되는 단계(S500)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a part of the vaporized mixture M is condensed and stored in the recovery container 440 (S500) will be described.
혼합물(M)에 함유된 물과 계면 활성제의 일부는 증발되어 회수관(430)으로 유입된다. 이후, 회수관(430)을 따라 상승한 뒤 회수관(430)의 최상측에 충돌된다. 기화된 물과 계면 활성제는 회수관(430)의 최상측에 충돌된 뒤 다시 응축되어 하강된다.Some of the water and surfactant contained in the mixture M are evaporated and introduced into the
이때, 회수관(430)의 출구, 즉 증발 용기(410)와 반대되는 회수관(430)의 타 측은 회수 용기(440)의 상측과 연통된다. 이에 따라, 응축된 물과 계면 활성제가 회수관(430)을 따라 하강되어, 회수 용기(440)로 포집되어 저장된다.At this time, the outlet of the
결과적으로, 폐액에 포함된 계면 활성제의 일부 및 물이 방사성 물질과 무기 물질이 제거된 상태로 분리된다. 즉, 폐액에 포함된 계면 활성제의 일부 및 물이 방사성 물질과 무기 물질이 제거된 상태로 회수된다.As a result, a part of the surfactant contained in the waste liquid and water are separated in a state in which radioactive substances and inorganic substances are removed. That is, a part of the surfactant and water contained in the waste liquid are recovered in a state in which radioactive substances and inorganic substances are removed.
따라서, 제염 과정에서 사용된 계면 활성제의 일부와 물이 회수될 수 있다. 이에 따라, 회수된 거품 용액의 원료 물질이 순수한 거품 용액으로서 재사용될 수 있다. 결과적으로, 폐액 처리 비용이 보다 절감될 수 있고, 경제성이 보다 증진될 수 있다.Thus, part of the surfactant and water used in the decontamination process can be recovered. Accordingly, the raw material of the recovered foam solution can be reused as a pure foam solution. As a result, waste liquid treatment costs can be further reduced and economic efficiency can be further improved.
이후, 폐액 처리 장치(1)가 정지되면, 폐액 처리 결과물이 회수된다.Then, when the waste
이하에서는, 도 9를 참조하여 폐액 처리 장치(1)의 구동이 종료되고, 혼합물(M)의 일부가 회수되는 단계(S600)에 대하여 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 9 , the operation of the waste
도시된 실시 예에서, 폐액 처리 장치(1)의 구동이 종료되고, 혼합물(M)의 일부가 회수되는 단계(S600)는 침전 반응 유닛(10)의 구동이 종료되는 단계(S610), 체크 밸브(30)가 수동 개폐 모드로 전환되고 폐쇄되는 단계(S620), 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력이 기 설정된 종료 압력에 도달되면, 가열기(420)의 구동이 종료되는 단계(S630), 증발 용기(410)의 온도가 25℃보다 낮아지면, 진공 펌프(451)의 구동이 종료되는 단계(S640) 및 회수 용기(440)가 외부로 반출되는 단계(S650)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the operation of the waste
우선, 침전 반응 유닛(10)의 구동이 종료되는 단계(S610) 및 체크 밸브(30)가 수동 개폐 모드로 전환되고 폐쇄되는 단계(S620)에 대하여 설명한다.First, the operation of the
침전 반응 유닛(10)으로 공급되는 폐액 또는 수용액은 폐액 처리 과정이 진행됨에 따라 그 양이 점차 감소된다. 최종적으로는, 침전 반응 유닛(10)으로 공급되는 폐액 또는 수용액이 고갈된다. 폐액 또는 수용액이 고갈되면, 침전 반응 유닛(10)의 구동이 종료된다.The amount of waste liquid or aqueous solution supplied to the
침전 반응 유닛(10)의 구동이 종료되면, 사용자는 체크 밸브(30)를 수동 개폐 모드로 전환한다. 이는, 증발 용기(410)로의 이물질 유입 또는 폐액 처리 장치(1)의 오작동을 방지하기 위함이다.When the driving of the
사용자는 체크 밸브(30)가 수동 개폐 모드로 전환된 것을 확인한 뒤, 수동으로 체크 밸브(30)를 폐쇄함으로써 침전 반응 유닛(10)과 증발 유닛(40) 간 물질 출입을 차단한다.After confirming that the
이후, 증발 용기(410), 회수관(430) 및 회수 용기(440)의 내부 압력이 기 설정된 종료 압력에 도달되면, 가열기(420)의 구동이 종료되는 단계(S630)가 수행된다.Thereafter, when the internal pressures of the
체크 밸브(30)가 폐쇄된 이후에도, 증발 유닛(40) 내 감압 증발 및 응축 과정은 계속해서 진행될 수 있다. 따라서, 증발 용기(410) 내 혼합물(M)에 함유된 물을 모두 증발시키기 위하여, 사용자는 증발 유닛(40) 내부 압력을 점차적으로 감소시킨다. 최종적으로, 증발 유닛(40) 내부 압력이 기 설정된 종료 압력에 도달되면, 가열기(420)의 구동이 종료된다.Even after the
진공 펌프(451)는 가열기(420)의 정지 이후에도 곧바로 구동이 종료되지 않는다.The operation of the
이하에서는, 증발 용기(410)의 온도가 25℃보다 낮아지면, 진공 펌프(451)의 구동이 종료되는 단계(S640)에 대하여 설명한다.Hereinafter, when the temperature of the
가열기(420)가 종료되면, 증발 용기(410)의 온도는 시간이 경과됨에 따라 점차 감소된다. 최종적으로, 증발 용기(410)의 온도가 25℃보다 낮아지면, 비로소 진공 펌프(451)의 구동 또한 종료된다. 이는, 온도 감소 과정에서도 다소의 감압 증발이 발생될 수 있는 바, 혼합물(M)에 함유된 물의 회수율을 높이기 위함이다.When the
진공 펌프(451)의 구동까지 종료되면, 마지막으로 회수 용기(440)가 외부로 반출되는 단계(S650)가 수행된다.When the operation of the
폐액 처리 장치(1)의 구동이 종료되면, 사용자는 폐액 처리 장치(1)로부터 회수 용기(440)를 분리한다. 즉, 회수 용기(440)가 외부로 반출된다. 회수 용기(440)에 저장된 물과 계면 활성제는 방사성 물질 등의 무기 물질이 제거된 순수한 거품 용액으로서, 재사용이 가능하다. 즉, 사용자는 회수 용기(440)에 저장된 물과 계면 활성제를 제염 등의 과정에 재사용할 수 있다.When the operation of the waste
이때, 증발 용기(410)에는 물과 계면 활성제가 분리된 고농도의 무기 물질이 잔재물(D)로 남게 된다. 특히, 방사성 물질을 함유한 폐액 처리에 있어서, 방사성 물질을 함유한 고농도의 무기 물질이 고화체 제조가 용이한 형태로 분리될 수 있다. 결과적으로, 방사성 물질 및 계면 활성제를 함유한 폐액이 보다 안전하고 효과적으로 처리될 수 있다.At this time, a high-concentration inorganic material from which water and a surfactant are separated remains as a residue (D) in the
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments.
또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.In addition, the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below.
더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.Furthermore, the above embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made.
1: 폐액 처리 장치
10: 침전 반응 유닛
110: 침전 반응 용기
120: 폐액 주입부
130: 수용액 주입부
131: 밴드 히터
140: 교반기
20: 배관
30: 체크 밸브(check valve)
40: 증발 유닛
410: 증발 용기
420: 가열기
430: 회수관
431: 압력 센서
440: 회수 용기
450: 진공 형성부
451: 진공 펌프
452: 진공관
453: 바이패스 밸브(by-pass valve)
M: 혼합물
P: 침전물
R: 회수액
D: 잔재물1: Waste liquid treatment device 10: Precipitation reaction unit
110: precipitation reaction vessel 120: waste inlet
130: aqueous solution injection unit 131: band heater
140: agitator 20: piping
30: check valve 40: evaporation unit
410: evaporation vessel 420: heater
430: return pipe 431: pressure sensor
440: recovery container 450: vacuum forming unit
451: vacuum pump 452: vacuum tube
453: bypass valve M: mixture
P: precipitate R: recovered liquid
D: residue
Claims (23)
일 측이 상기 침전 반응 용기의 하측과 결합되고, 상기 침전 반응 용기와 연통되어 상기 침전물을 포함한 혼합물이 유입되는 배관; 및
상기 배관의 타 측과 결합되고, 상기 배관으로부터 상기 혼합물을 공급받아 상기 혼합물의 일부를 증발시키는 증발 유닛을 포함하고,
상기 증발 유닛은,
상기 배관과 연통되고, 내부에 상기 혼합물이 수용되는 공간이 형성되는 증발 용기;
일 측이 상기 증발 용기의 상측과 결합되고, 상기 증발 용기와 연통되어 상기 증발 용기에서 증발된 상기 혼합물의 일부가 유입되는 회수관; 및
상기 회수관의 타 측과 연통되고, 내부에 상기 회수관으로부터 상기 혼합물의 일부를 공급받아 응축시키는 공간이 형성되는 회수 용기를 포함하는,
폐액 처리 장치.A sedimentation reaction vessel in which a space in which waste liquid and aqueous solution are mixed to form a precipitate is formed therein;
a pipe having one side coupled to a lower side of the precipitation reaction vessel and communicating with the precipitation reaction vessel to introduce a mixture including the precipitate; and
An evaporation unit coupled to the other side of the pipe, receiving the mixture from the pipe and evaporating a part of the mixture,
The evaporation unit,
An evaporation vessel communicating with the pipe and forming a space in which the mixture is accommodated;
a recovery pipe having one side coupled to an upper side of the evaporation container and communicating with the evaporation container to introduce a part of the mixture evaporated in the evaporation container; and
Including a recovery vessel in communication with the other side of the recovery tube and having a space formed therein to receive and condense a part of the mixture from the recovery tube,
Waste liquid treatment device.
상기 폐액은 계면 활성제 및 방사성 물질을 함유하고,
상기 수용액은 수산화 바륨(Ba(OH)2)을 함유하는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
The waste liquid contains a surfactant and a radioactive material,
The aqueous solution contains barium hydroxide (Ba(OH) 2 ),
Waste liquid treatment device.
상기 수용액은 수용액 주입부를 통과하여 상기 침전 반응 용기에 투입되고,
상기 수용액 주입부는,
상기 수용액 주입부를 통과하는 상기 수용액에 열을 공급하는 밴드 히터(band heater)가 구비되는,
폐액 처리 장치.According to claim 2,
The aqueous solution passes through the aqueous solution injection unit and is introduced into the precipitation reaction vessel,
The aqueous solution injection unit,
A band heater for supplying heat to the aqueous solution passing through the aqueous solution injection unit is provided.
Waste liquid treatment device.
상기 밴드 히터는,
상기 수용액 주입부를 통과하는 상기 수용액의 온도를 75℃ 이상 85℃ 이하로 유지시키는,
폐액 처리 장치.According to claim 3,
The band heater,
Maintaining the temperature of the aqueous solution passing through the aqueous solution injection unit at 75 ° C. or more and 85 ° C. or less,
Waste liquid treatment device.
상기 수용액에 함유된 상기 수산화 바륨의 몰 농도는,
상기 폐액에 함유된 황산 이온(SO4 2-)의 몰 농도의 97% 이상 99% 이하인,
폐액 처리 장치.According to claim 2,
The molar concentration of the barium hydroxide contained in the aqueous solution is,
97% or more and 99% or less of the molar concentration of sulfate ions (SO 4 2- ) contained in the waste liquid,
Waste liquid treatment device.
상기 증발 유닛은,
상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시키는 진공 펌프를 포함하는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
The evaporation unit,
Including a vacuum pump for reducing the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel to a pressure lower than atmospheric pressure,
Waste liquid treatment device.
상기 진공 펌프는,
진공관을 통해 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기 중 어느 하나와 연결되고,
상기 진공관의 일 부분에는,
상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 조절할 수 있는 바이패스 밸브(by-pass valve)가 설치되는,
폐액 처리 장치.According to claim 6,
The vacuum pump,
Connected to any one of the evaporation vessel, the recovery tube, and the recovery vessel through a vacuum tube,
In one part of the vacuum tube,
A bypass valve capable of adjusting the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel is installed,
Waste liquid treatment device.
상기 바이패스 밸브는,
상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력이 650 Torr 이상 700 Torr 이하로 유지되도록 조절하는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
The bypass valve,
Controlling the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel to be maintained at 650 Torr or more and 700 Torr or less,
Waste liquid treatment device.
상기 배관을 통과하는 상기 혼합물은,
체크 밸브(check valve)에 의해 상기 증발 용기로의 유입이 허용되거나 차단될 수 있는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
The mixture passing through the pipe,
Inflow into the evaporation vessel can be allowed or blocked by a check valve,
Waste liquid treatment device.
상기 체크 밸브는,
상기 회수관의 상측에 설치된 압력 센서의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면 개방되고, 상기 증발 용기로 주입된 상기 혼합물의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면 폐쇄되는,
폐액 처리 장치.According to claim 9,
The check valve is
Opened when the measured pressure of the pressure sensor installed on the upper side of the recovery pipe is maintained at the preset pressure for a preset time, and closed when the volume of the mixture injected into the evaporation container reaches the preset volume,
Waste liquid treatment device.
상기 침전 반응 용기 내부에서 회전되며 상기 폐액 및 상기 수용액을 혼합시키는 교반기를 포함하는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
A stirrer rotating inside the precipitation reaction vessel and mixing the waste liquid and the aqueous solution,
Waste liquid treatment device.
상기 교반기는,
200rpm 이상 400rpm 이하의 속도로 회전되는,
폐액 처리 장치.According to claim 11,
The agitator,
Rotating at a speed of 200 rpm or more and 400 rpm or less,
Waste liquid treatment device.
상기 증발 유닛은,
상기 증발 용기의 외측에 부착되고, 상기 증발 용기 외벽으로 열을 공급하는 가열기를 포함하는,
폐액 처리 장치.According to claim 1,
The evaporation unit,
A heater attached to the outside of the evaporation vessel and supplying heat to the outer wall of the evaporation vessel,
Waste liquid treatment device.
상기 가열기는,
상기 증발 용기 외벽을 90℃ 이상 100℃ 이하로 유지시키는,
폐액 처리 장치.According to claim 13,
the heater,
Maintaining the outer wall of the evaporation container at 90 ° C or more and 100 ° C or less,
Waste liquid treatment device.
상기 가열기는,
상기 증발 유닛의 1차 증발 과정 동안 상기 증발 용기 외벽을 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지시키고, 상기 증발 유닛의 2차 증발 과정 동안 상기 증발 용기 외벽을 145℃ 이상 155℃ 이하로 유지시키는,
폐액 처리 장치.According to claim 13,
the heater,
Maintaining the outer wall of the evaporation container at 90 ° C. or more and 95 ° C. or less during the first evaporation process of the evaporation unit, and maintaining the evaporation container outer wall at 145 ° C. or more and 155 ° C. or less during the secondary evaporation process of the evaporation unit,
Waste liquid treatment device.
(a) 상기 침전 반응 용기에 상기 폐액 및 상기 수용액 주입이 시작되는 단계;
(b) 상기 폐액 및 상기 수용액이 혼합되어 상기 침전물이 생성되는 단계;
(c) 상기 침전물을 포함한 상기 혼합물이 상기 배관을 통해 상기 침전 반응 용기에서 상기 증발 용기로 유동되는 단계;
(d) 상기 증발 용기 내 상기 혼합물의 일부가 기화되어 상기 회수 용기로 유동되는 단계; 및
(e) 기화된 상기 혼합물의 일부가 응축되어 상기 회수 용기에 저장되는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.A waste liquid treatment method using the waste liquid treatment device of any one of claims 1 to 15,
(a) starting injection of the waste liquid and the aqueous solution into the precipitation reaction vessel;
(b) mixing the waste liquid and the aqueous solution to produce the precipitate;
(c) flowing the mixture including the precipitate from the precipitation reaction vessel to the evaporation vessel through the pipe;
(d) vaporizing a portion of the mixture in the evaporation vessel and flowing into the recovery vessel; and
(e) condensing a portion of the vaporized mixture and storing it in the recovery vessel,
Waste liquid treatment method.
상기 (b) 단계는,
(b1) 상기 교반기가 회전되며 상기 폐액 및 상기 수용액을 혼합시키는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.According to claim 16,
In step (b),
(b1) rotating the agitator and mixing the waste liquid and the aqueous solution;
Waste liquid treatment method.
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 체크 밸브가 수동 개방되어 상기 혼합물의 상기 증발 용기로의 유입이 허용되는 단계; 및
(c2) 상기 체크 밸브가 수동 폐쇄되어 상기 혼합물의 상기 증발 용기로의 유입이 차단되는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.According to claim 16,
In step (c),
(c1) manually opening the check valve to allow the mixture to flow into the evaporation vessel; and
(c2) including the step of manually closing the check valve to block the flow of the mixture into the evaporation vessel,
Waste liquid treatment method.
상기 (c2) 단계 이후 상기 (d) 단계 이전에,
(c3) 상기 압력 센서의 측정 압력이 기 설정된 시간 동안 기 설정된 압력으로 유지되면, 상기 체크 밸브가 자동 개방되는 단계; 및
(c4) 상기 증발 용기로 주입된 상기 혼합물의 부피가 기 설정된 부피에 도달되면, 상기 체크 밸브가 자동 폐쇄되는 단계가 수행되는,
폐액 처리 방법.According to claim 18,
After step (c2) and before step (d),
(c3) automatically opening the check valve when the pressure measured by the pressure sensor is maintained at the preset pressure for a preset time; and
(c4) automatically closing the check valve when the volume of the mixture injected into the evaporation container reaches a preset volume,
Waste liquid treatment method.
상기 (d) 단계는,
(d1) 상기 진공 펌프가 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 감압시키는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.According to claim 16,
In step (d),
(d1) the vacuum pump reducing the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel to a pressure lower than atmospheric pressure,
Waste liquid treatment method.
상기 (d1) 단계는,
(d2) 상기 바이패스 밸브가 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력을 조절하는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.According to claim 20,
In the step (d1),
(d2) the bypass valve regulating the internal pressure of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel,
Waste liquid treatment method.
상기 (e) 단계 이후에,
(f) 상기 폐액 처리 장치의 구동이 종료되고, 상기 혼합물의 일부가 회수되는 단계가 수행되는,
폐액 처리 방법.According to claim 16,
After step (e),
(f) the operation of the waste liquid treatment device is terminated, and a step of recovering a part of the mixture is performed,
Waste liquid treatment method.
상기 (f) 단계는,
(f1) 침전 반응 유닛의 구동이 종료되는 단계;
(f2) 상기 체크 밸브가 수동 개폐 모드로 전환되고 폐쇄되는 단계;
(f3) 상기 증발 용기, 상기 회수관 및 상기 회수 용기의 내부 압력이 기 설정된 종료 압력에 도달되면, 상기 가열기의 구동이 종료되는 단계;
(f4) 상기 증발 용기의 온도가 25℃보다 낮아지면, 상기 진공 펌프의 구동이 종료되는 단계; 및
(f5) 상기 회수 용기가 외부로 반출되는 단계를 포함하는,
폐액 처리 방법.The method of claim 22,
In step (f),
(f1) terminating the operation of the precipitation reaction unit;
(f2) switching the check valve to a manual opening/closing mode and closing it;
(f3) terminating the operation of the heater when internal pressures of the evaporation vessel, the recovery pipe, and the recovery vessel reach a preset end pressure;
(f4) terminating the driving of the vacuum pump when the temperature of the evaporation vessel is lower than 25°C; and
(f5) including the step of taking the recovery container outside,
Waste liquid treatment method.
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| KR101868531B1 (en) | 2017-11-06 | 2018-06-19 | (주)한국원자력 엔지니어링 | Reproduction Treatent System for Electrochemical Decontamination Wastewater |
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