KR800001540B1 - 폐수와 폐가스를 동시에 처리하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐수와 폐가스를 동시에 처리하는 방법

첨부도면은 본 발명에 의한 방법의 실시 양태를 나타내는 설명도.

본 발명은 유해 물질을 함유하는 폐가스와 폐수를 동시에 소각처리(燒却處理)하는 방법에 관한 것이다.

종래, 유기 화합물의 함유량이 적은 폐수에 관하여서는 활성 오니법(活性汚泥法)에 의하여 COD치(値)를 감소시켜서 방류하는 방법이 취해지고 있다. 그리고, 무기 화합물을 함유하는 경우에는 이 방법을 적용하기가 곤란한 경우도 많다. 그러나, 유기 화합물 혹은 무기 화합물이 수 1,000ppm에서 수 100,000ppm가 함유된 폐수의 처리에 있어서는 농도가 너무나 높기 때문에 활성 오니법은 적용할 수가 없어 소각처리가 가장 유효한 방법의 하나라고 생각되고 있다.

일반적으로, 이러한 종류의 오수의 소각 처리에 있어서는 소각에 요한 보조 연료의 소비량을 극력 감소시키기 위하여 소각전에 폐수를 가능한 한 농축하는 것이 바람직하다.

농축에는, 증류법, 상압 또는 감압 증발법 등의 방법이 많이 채용되고 있는데, 폐수 중에 유기 또는 무기의 휘발성 유해 물질이 함유되어 있는 경우, 증류 농축액 또는 증발 증기 중에 이들 휘발성 유해 물질이 혼입되어 그대로 방류 또는 대기에 방출하면 2차 공해를 발생시킬 우려가 있으므로 별도 처리를 행할 필요가 생긴다.

한편, 산업계, 그 중에서도 화학 공업에 있어서는 상기와 같은 폐수외에 악취물이나 유독물과 같은 유해 물질을 함유한 폐가스 혹은 오염 공기를 발생하는 공정이 다수 존재하고, 그 처리를 위하여 약액(藥液)을 사용한 흡수라든지, 활성탄과 같은 흡착제에 의한 흡착 등의 제해설비(除害設備)가 공해 방지상 필요한 것으로 되어 있다. 그러나, 공해 원인 물질을 회수하여 사용하는 일에 경제성이 없는 경우라든가, 처리에 의하여 2차 공해의 발생이 우려될 경우도 적지 않으며, 소각하는 이외에 유효한 방법이 없는 것도 많다.

본 발명은 이상과 같은 소각하여야 할 폐수와 폐가스가 동시에 존재하는 경우, 이들을 에너지 절감의 면에서 극히 효율 좋게 완전히 처분하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 유해 물질을 함유하는 폐가스와 휘발성의 유해 물질을 함유하는 폐수를 농축한후, 그 어느 것이나 소각하는 방법에 있어 소각하여야 할 유해 물질을 함유하는 폐가스와 폐가스의 절대량 혹은 산소 함유향이 적은 경우, 필요에 따라 공기 등의 함산소(含酸素)가스를 함께 폐수와 직접 접촉시켜, 외부에서 가한 열량에 의하여 휘발성 유해 물질 및 수분을 상기한 폐가스 또는 폐가스+공기중에 증발시켜서 대략 수증기 포화상태의 가스로서 취출하고, 그것을 그대로 또는 가열 승온(昇溫)한 후 소각용으로 공급하여 농축 폐수 및 또는 보조 연료의 연소용 공기의 적어도 일부로서 제공하고, 동시에 폐가스 중의 유해물질과 폐수를 농축할 시에 증발된 휘발성 유해 물질을 소정의 조건하에 농축 폐수와 동시에 소각처리하는 것을 특징으로 하고 있다. 이때, 농축을 위한 열원으로서는 소각시 발생하는 열량을 이용하는 것이 열경제적으로 보아 바람직하다. 또한 소각에 있어서의 소정 조건이라 함은 온도 800~1200℃, 공기 과잉률 15내지 45%의 산화적 분위기의 소각 조건을 의미한다.

또한, 농축하는 목적에서 말할것 같으면 폐수와 접촉후의 포화 수증기를 함유하는 폐가스 혹은 폐가스중에 산소가 적을 경우의 폐가스+공기의 온도는 높은 편이 좋으나 80℃이상의 포화 수증기를 함유하는 경우 그대로서는 안정된 연소를 지속시켜서 악취 및 COD 발생원 등의 유해 물질을 완전히 제거한다는 소각의 목적을 달성하기가 곤란하다는 사실이 확인되어 있다. 그러나, 이 경우에도 이들의 혼합 가스를 연소 배(排)가스로 예열해 줌으로써 연소를 조장하는 것이 가능하며 무공해, 에너지 절감의 면으로 볼 때 소각을 행할 수 있는 것이다.

이하에 본 발명을 첨부도면에 의거 설명한다.

먼저, 폐수가 회분(灰分)을 함유하지 않는 경우의 예로서, 도면 중의 밸브(34),(35),(36)은 폐쇄해 둔다. 휘발성인 유해 물질을 함유하는 폐수(10)은 향류 기액 직접 접촉식(向流氣液直接觸式)의 농축탑(6)의 탑저에 수송되고, 농축액과 함께 순환 펌프에 의하여 밸브(33)을 통과하여 [밸브(34)는 폐쇄되어 있다] 소각로(3)의 연소 가스 출구측의 열교환기(5)에 의하여 가열된 후, 가열 폐수로 되어서 가열 폐수관(13)으로부터 농축탑(6) 탑정부에 도입된다. 한편, 유해 물질을 포함하는 폐가스(또는 오염 공기)(11)이 농축탑(6)의 탑저부에 도입되어 탑내를 상승하는 사이에 강하하는 폐수와 접촉하여 폐수 중의 휘발성 유해 물질과 수증기가 폐가스 중에 이동되어서 폐수는 농축된다.

도면 중의 (19)는 가스의 양 혹은 산소가 부족할 때 이를 보충하기 위한 보조 공기로서, 필요에 따라 농축탑(6)의 하부에 송입된다. 연소에 필요한 산소를 충분히 함유하는 수증기 포화 폐가스(14)는 농축탑(6)의 탑정부로부터 소각로(3)의 후방이며 폐수 가열용 열교환기(5)앞에 위치한 가스 가열용의 열교환기(4)에 이송되고 거기서 연소열에 의하여 승온되어 가열가스로 되어 덕트(15)를 거쳐 [밸브(36)은 폐쇄되어 있음] 덕트(16)에 의해 보조 연료 소각용 버어너(1)로 송입되고, 덕트(17)에 의하여 폐수 소각용으로서 연소실(3)에 송입된다.

한편, 농축된 폐수는 농축탑(6)의 탑저로부터 펌프(9)에 의하여 밸브(31)을 통하여 [밸브(32)는 폐쇄되어 있다] 폐수분무 노증(2)로 이송되고, 거기서 스팀, 압축 공기 등의 분무 매체(20)에 의하여 분무되어 전기한 함산소 가스에 의하여 소각된다. 이때 소각로의 온도를 소정의 온도로 유지하고 또 연소의 안정성을 지속시키는 목적으로 보조 연료(12)가 버어버(1)에 이송되어 분무 매체(20)에 의해 분무 연소되는데, 가스 연료의 경우는 이 분무 매체가 불필요하다는 것은 말할 나위도 없다.

이와 같이하여 농축 폐수, 휘발성 유해 물질, 가스상 유해물질등은 소각되어 무해의 연소 가스로 되고 폐열은 유효 적절히 이용된 후 연통(7)로부터 무해한 배출가스(18)로 되어 방산되는 것이다.

[실시예 1]

휘발성의 유기물을 함유하는 폐수와 미소량의 알데히드류를 함유하는 오염공기를 상기한 방법에 의하여 처리한 경우에 있어 도면의 주요 부분을 흐르는 물질의 단위 시간 당의 유량과 성상(性狀)은 다음과 같았다. 여기서 소각로(3)에 있어서의 공기율은 1.2가 되도록 조정하고 소각 온도는 800℃로 하였다.

상기의 폐수를 농축하지 않고 직접 소각하면 연료 소비량은 약 130kg/H로 2배 이상을 요한다.

이상의 설명 및 실시에는 폐수가 알칼리염 등의 무기물 또는 유기 금속 화합물을 함유하지 않고 소각에 의하여 취급이 곤란한 회분을 발생시키지 않는 경우에 관한 것이다. 즉, 이 경우는 당연히 첨부 도면 중의 밸브(32),(34),(35),(36) 등은 폐쇄시킨 채 조작이 행해지는 것이다. 한편, 폐수가 알칼리 염 등의 소각에 의하여 비교적 저융점의 무기산을 생성하는 물질을 함유하는 경우, 소정의 소각 조건에서 발생하는 융비회(融飛灰)에 의한 열교환기(4),(5) 등의 더스트 트러블을 피한다는 것은 극히 곤란한 일이다. 또한, 그것을 다량으로 함유할때는 소각 회분을 별도 제거한 후 염소 폐가스의 열을 이용하는 방안 또한 필요하지만 일반적으로 곤란한 것으로 되어 있다.

다음에 이상과 같은 경우에 대처할 본 발명의 실시양태, 즉 폐수가 소각에 의하여 무기염 등의 더스트 트러블이 발생하기 쉬운 회분을 생성할 것 같은 성분을 함유할 때의 실시 양태를 설명하겠다.

이 경우 먼저, 밸브(31),(33)은 폐쇄하고 그 외의 밸브는 개방해 둔다. 휘발성의 유해 물질과 소각에 의하여 통상의 소각 방식으로서는 폐열 이용이 곤란한 용용 회분을 함유한 연소 가스를 발생할 것 같은 물질, 예컨대 알칼리 금속 성분을 함유하는 폐수(10)은 향류 기액 직접 접촉식의 농축탑(6)의 탑저에 수송되고, 농축수와 함께 순환펌프(8)에 의하여 밸브(34)를 통과하여 액중 연소식 소각 장치의 냉각 회수관(回收罐)(121)에서 배출되는 90℃ 전후의 거의 수증기를 포화한 소각 폐가스와 열교환 장치(105)에서 열교환되어 가열된다. 예열된 폐수는 이어 소각로(3)의 연소 가스 출구축 열교환기(5)에 의하여 더욱 가열되어 가열 폐수관(13)으로부터 농축탑(6)의 탑정부에 도입된다.

한편, 유해 물질을 함유하는 폐가스(또는 폐공기)(11)이 농축탑(6)의 탑저부에 도입되어 탑내를 상승하는 동안에 강하하는 가열 폐수와 접촉하고 폐수 중의 휘발성 유해 물질과 수증기가 폐가스 중으로 이동되어 폐수를 농축된다. (19)는 폐가스(11)중에 산소가 부족할 경우 혹은 가스량이 부족할 것 같은 경우 그것을 보충하기 위한 공기로서 필요에 따라 농축탑(6)의 하부에 도입된다. 이리하여 수증기를 거의 표화한 폐가스(14)는 농축탑(6)의 탑정으로부터 소각로(3)의 후방인 폐수 가열용 열교환기 앞에 설치된 가스 가열용의 열교환기(4)에 이송되고, 거기서 소각로(3)에 있어서의 연소열에 의하여 승온되어서 가열 가스로 된다. 이 가스는 덕트(15)로부터 일부는 덕트(16)에 의하여 보조 연료 소각용 버어너(1)로 이송되고, 또한 가스량이 많을 때에는 필요에 따라 그 함유하는 유해물을 소각하기 위하여 밸브(37)을 개방하여 덕트(17)에서 소각로(3)으로 송입된다.

한편 잔여의 가열 가스는 밸브(36)을 거쳐 덕트(115)에서 액중 연소 장치의 소각로(103)으로 이송되어 밸브(35)를 거쳐서 송입되는 보조 연료(12) 및 농축 폐수의 소각용 산소 함유가스로서 사용된다. 그리고, 본 시스템 전체의 균형으로 보아서, 연소용 공기가 부족할 경우는 당연히 외부로부터 별도 보급할 필요가 있다. 또한, 폐수는 통상의 공기(126)으로 소각하고 밸브(36)을 폐쇄하여 수증기 포화 가스는 전량 소각로(3)으로 회송하는 경우도 있다. 이 경우 열의 유효 이용의 관점에서 수증기 포화 폐가스는 가능한 한 소각로(3)에서 사용하여 고온의 연소 가스로서 폐열을 이용하는 편이 좋다.

이와 같이 함으로서 수증기 포화 폐가스의 온도를 보다 높이할 수가있기 대문에 수증기 포화 온도를 높여도 그연소 상태는 안정하게 유지되며 동시에 폐수의 농축도 높일수가 있다.

이제, 농축탑(6)에서 농축된 폐수는 탑저에서 펌프(9)에 의하여 밸브(32)를 거쳐 액중 연소식 소각로(103)의 농축폐수 분무 노즐(102)에 이송되고 거기서 분무 매체(120)에 의하여 분무되어 전기의 수증기를 거의 포화한 함산소 폐가스에 의하여 소각된다. 이때, 소각로의 온도를 소정의 온도(통상 800내지 1200℃)로 유지하고, 혹은 연소의안정성을 지속하는 목적으로 보조 연료(112)가 밸브(35)를 거쳐 소각로(103)의정부에 설치된 보조 버어너(101)로 이송되어 분무 매체(120)에 의하여 분무되어 연소한다. 물론 가스 연료의 경우 이 분무매체는 불필요하게 된다. 이제, 농축 폐수의 소각에 의하여 생성된 무리 염류로서 이루어지는 용융 회분은 일부는 소각로(103)의 노벽을 따라 낙하해 가고 또 일부는 연소 가스와 동반하여 함께 냉각 회수관(121)에 송입되어 물 또는 슬러리로서 포집(捕集)되어 관출액(罐出液)(122)으로 시스템 밖으로 배출된다. 여기서, (123)은 냉각 회수부(121)의 관액(罐液)을 위한 보급수이다. 냉각 회수부에서 배출되는 90℃전후의 거의 수증기를 포화한 소각 폐가스는 덕트(125)를 거쳐서 열교환기(105)에 있어서 순환 폐액과 전술한 바와 같이 열교환하고, 이어서 벤튜리 스크러버 등(도시되지 않았음)에 의하여 알칼리의 연무(煙霧)등이 있으면 제해된후 연통(7)로부터 방산된다. 열교환기(105)의 응축수는 관(124)에 의하여 냉각 회수관(121)에 회송하여 재사용하여도 된다.

이상의 설명으로 명백히 한 바와 같이, 본 발명에서는 유해 물질을 함유하는 가스로 휘발성 유해 물질을 함유하는 폐수를 농축 탈수하고 그 양쪽을 모두 유기적으로 또한 유효하게 열이용하면서 완전히 소각처리함으로써 휘발성 유해 물질 및 유해가스는 시스템 밖으로 배출되는 일이 없으며 동시에 보조 연료의절감도 가능해짐으로 공해 방지 및 에너지 절감상 지극히 유효하며 유리한 것이다.

[실시예 2]

휘발성 유기물 외에 나트륨염을 함유하는 폐수를 유해 가스를 함유하는 폐가스로 처리한 경우에 있어 첨부도면의 주요 부분을 흐르는 물질의 단위 시간당의 유량과 성상은 다음과 같았다. 여기서는 소각로(3)에서 폐가스의 전량을 처리하고 [즉 밸브(36)은 폐쇄함], 그 연소 온도는 800℃, 소각로(103)에는 별도 연소용 공기를 공기율이 1.2가되도록 공급하고, 소각 온도는 950℃로 하였다.

본 발명과 같이 폐가스를 사용하여 폐수의 농축을 하지 않고 폐수와 폐가스를 개별적으로 직접 소각할것 같으면 폐수용으로 약 782kg/H, 폐가스용으로 약 25~80kg/H(예열온도에 의하여 상이됨), 합계 800~860kg/H의 동유를 보조연료로서 필요하게 된다.

Claims (1)

1. 유해물질을 함유하는 폐가스와 휘발성의 유해물질을 함유하는 폐수를 농축하고, 그어느 것이나 동시에 소각하는 방법에 있어서, 소각할 유해 물질을 함유하는 폐가스 또는 오염공기와 필요에 따라 가한공기를 폐수와 직접 접촉시키고, 외부에서 가한 열량에 의하여 휘발성 유해물질과 아울러 수분을 상기의 가스중에 증발시켜서 거의 수증기 포화 상태의 가스로서 취출하고, 이것을 그대로 또한 가열한 후 소각용으로 공급하여 농축 폐수 및 또는 보조 연료의 연소용 공기의 적어도 일부로 제공함과 동시에 이 가스 중에 함유되는 유해 물질과 휘발성 유해물질을 소각하는 것을 특징으로 하는 폐수와 폐가스를 동시에 처리하는 방법.

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