WO2023074944A1 - 과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템 - Google Patents

과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템 Download PDF

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WO2023074944A1
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WO
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activated carbon
water treatment
superheated steam
steam
regeneration
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이상훈
신철호
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(주)윈텍글로비스
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption

Definitions

  • the present invention relates to an activated carbon regeneration and water treatment integrated system, and more particularly, to a large-capacity water treatment activated carbon filtration system, automatic waste carbon discharge and regeneration carbon input equipment, and waste carbon/recycled carbon transfer device, etc. It is about a system that can be integrated and operated.
  • a wastewater treatment facility is a facility that purifies and discharges various wastewater such as domestic sewage or industrial wastewater to a certain level.
  • These wastewater treatment facilities are operated in such a way that wastewater is passed through a water treatment tank filled with an adsorbent, and harmful components contained in the wastewater are adsorbed with the adsorbent to purify the wastewater.
  • activated carbon which is an amorphous material composed of mostly carbon and has a large specific surface area and adsorption capacity and excellent ability to remove harmful substances, is mainly used.
  • Such activated carbon is a porous carbonaceous material used as an adsorbent for various purposes, and is not only used in the chemical industry such as purification, removal of harmful substances, decolorization, and extraction and separation, but also for preventing environmental pollution such as air pollution, waste treatment, and water pollution.
  • Demand for phosphorus water treatment, wastewater treatment, exhaust gas adsorption and solvent recovery in various industrial fields is continuously increasing.
  • Activated carbon which is used as an adsorbent in most industrial wastewater treatment facilities, is filled with organic substances in the pores formed on the surface of activated carbon at a certain time, and the ability to treat pollutants is rapidly reduced. currently in use.
  • the current activated carbon regeneration method is a method in which waste carbon is taken out of a water treatment tank, transported to a long distance outside the market, regenerated in an activated carbon regeneration facility, and then transported back to the original location and put into a water treatment tank.
  • This activated carbon regeneration method requires a series of regeneration operations. Not only is the cost burden high due to the delay and prolongation of the time, but there are disadvantages such as the delay in the operation time of the water treatment tank, which lowers the operation rate of the water treatment facility, and the high loss rate of activated carbon during the regeneration process, resulting in economical losses. There is a big downside.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to adjust the mixing ratio of water and activated carbon when transferring waste coal discharged from a water treatment tank and when transferring regeneration carbon supplied from an activated carbon regeneration tank, An object of the present invention is to provide a system that can increase the transport efficiency of waste coal and reclaimed coal and minimize the loss rate of waste coal and reclaimed coal by applying a method of transferring the mixture in the state through a hose pump unit.
  • a post-treatment technology is introduced to regenerate the activated carbon using superheated steam by introducing a post-treatment technology that allows purification by injecting a purifying agent that reacts at a high temperature into the high-temperature condensate generated in the process of regenerating waste activated carbon using superheated steam.
  • Another object of the present invention is to provide a system that maximizes energy efficiency by constructing an eco-friendly regeneration system that can purify and discharge condensate generated while processing through post-treatment, and optimizing the formation of superheated steam by improving the boiler structure.
  • a mixture of water and activated carbon or waste activated carbon is introduced into the elastic hose 220, and the elastic hose is compressed using a compression roller 250 to It is possible
  • the mixing ratio of water and activated carbon is adjusted, and the mixed mixture is transferred through a hose pump unit.
  • a post-treatment technology was introduced to regenerate the activated carbon using superheated steam by introducing a post-treatment technology that allows purification by injecting a purifying agent that reacts at a high temperature into the high-temperature condensate generated in the process of regenerating waste activated carbon using superheated steam. It is possible to build an eco-friendly regeneration system that can purify and discharge condensate generated while doing so through post-treatment.
  • the condensate generated in the regeneration process of waste activated carbon using superheated steam is high-temperature wastewater, there is no need to build a heating facility for a separate reaction temperature treatment during purification, and it is possible to perform purification treatment in the discharge process by injecting a suitable purification agent. It can make it possible to carry out economical purification treatment.
  • the structure of the superheated steam forming boiler module for forming thermal steam can be made to have a stable structure that can effectively generate high-temperature steam while minimizing damage caused by heat, thereby reducing working time can be minimized.
  • waste carbon and regenerated carbon are organically discharged and introduced between the water treatment facility and the activated carbon regeneration facility.
  • the efficiency of system operation can be improved, the system can be operated economically, the loss rate of activated carbon can be reduced, and the operation rate of water treatment facilities can be increased.
  • FIG. 1 is a plan view showing the layout of an integrated activated carbon regeneration and water treatment system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a line configuration of an integrated activated carbon regeneration and water treatment system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a structural conceptual diagram of the transfer pump unit in FIG. 2
  • FIG. 4 is a system configuration diagram in which the system configuration of FIG. 2 is implemented based on an activated carbon regeneration tank.
  • 5 and 6 show configuration diagrams and implementation conceptual diagrams for performing a purification process through the condensate purification module (CL: 300) for purifying the condensate discharged from the activated carbon regeneration tank 100 described above.
  • FIG. 7 shows the structure of the superheated steam forming module 400 for forming superheated steam supplied to the activated carbon regeneration tank 100 described above in FIG. 4 .
  • FIG 8 shows the structure of a coil-type superheated steam heating pipe 451 as an embodiment of the present invention.
  • FIG 11 and 12 show the structures of an activated carbon regeneration tank and an injection module according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing the layout of an activated carbon regeneration and water treatment integrated system (hereinafter referred to as 'the present invention') according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an activated carbon regeneration and water treatment according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram showing the line configuration of the integrated system.
  • FIG. 3 is a structural conceptual diagram of the transfer pump unit in FIG. 2
  • FIG. 4 is a system configuration diagram in which the system configuration of FIG. 2 is implemented based on an activated carbon regeneration tank.
  • the activated carbon regeneration and water treatment integrated system integrates a large-scale water treatment facility to which a plurality of water treatment tanks belong and a minimum activated carbon regeneration facility to which a plurality of activated carbon regeneration tanks belong, and connects a hose between the water treatment facility and the activated carbon regeneration facility.
  • the pump unit Based on the pump unit, it will be composed of a new integrated wastewater treatment system that efficiently discharges and transports waste coal and automatically inputs reclaimed coal.
  • a large-scale water treatment facility with multiple water treatment tanks and multiple activated carbon regeneration tanks It will consist of a new integrated wastewater treatment system that integrates and operates the minimum activated carbon recovery facility that belongs to, discharges and transfers waste coal with a minimized loss rate, and automatically inputs reclaimed carbon.
  • the present invention provides a plurality of water treatment tanks 10 for adsorbing and treating impurities contained in wastewater with activated carbon and for storing waste coal discharged from the water treatment tank 10.
  • a waste carbon storage tank 11 After storing the waste carbon storage tank 11, at least one activated carbon regeneration tank 100 for regenerating and treating the activated carbon supplied from the waste carbon storage tank 11, and the reclaimed carbon discharged from the activated carbon regeneration tank 12, It is configured to include a reclaimed coal storage tank 13 supplying water treatment tank 10.
  • the water treatment tank 10 is a facility for adsorbing and purifying harmful components in wastewater by passing wastewater through an adsorbent, for example, activated carbon, which is filled therein, and then discharging it.
  • the water treatment tank 10 is advantageous not only in terms of structure but also in terms of operational efficiency because it has a structure capable of discharging and inputting regenerated carbon to regenerate activated carbon, unlike a general water treatment tank for purely wastewater treatment without a facility to regenerate activated carbon. There is an advantage.
  • the treatment action in the conventional water treatment tank 10 adopts and applies the structure of the existing invention, but in the process of transporting waste coal, the existing pressure feed tank and high pressure It is not a water application discharge method, but a transfer pump unit (200A, 200B, 200C) having a hose pump unit is employed to transfer waste carbon or regenerated activated carbon to be described later, thereby minimizing the loss of activated carbon.
  • the waste activated carbon in the waste carbon storage tank 11 is regenerated by the activated carbon.
  • water and activated carbon or waste activated carbon are mixed.
  • the mixed material in the state is introduced into the elastic hose 220, and the elastic hose is compressed using the compression roller 250 so that it can be implemented through the transfer pump unit 200 for transporting.
  • the transfer pump units 200: 200A, 200B, and 200C of the present invention have a mixing ratio of water in a state in which activated carbon or waste activated carbon is mixed: (activated carbon or waste activated carbon) is 1 : Includes a mixed state check module (A) implemented in the standard range of (1.3 to 2.0), and the mixed state check module (A) includes a sensor module (a1) and the sensor module (a1) for checking the state of the mixture A control module (a2) that controls the supply and discharge of water so as to realize the supply or discharge of water within the reference range according to the detection result of the control module (a2), and the mixture through the control module (a2) into the elastic hose (230) It may be configured to include an inlet 220, a compression roller 250 that presses the elastic hose 230 and performs a compression and rolling operation, and a rotation drive unit 255 that rotates the compression roller 250. .
  • the transfer pump unit 100 has a device structure that replaces an existing pressure feed tank for forcibly transferring waste coal discharged from the water treatment tank 10 to the waste coal storage tank 11, and includes an elastic hose 230 having elasticity. is mounted, and the elastic hose and the compression roller come into contact with each other by the rotation of the compression roller 250 to compress the hose, and the elastic hose generates a strong suction force by the restoring force that is compressed and restored again, and this suction force Based on this, waste coal or activated regeneration coal can be inhaled and transported.
  • This transfer method can transfer a mixture of water and waste coal in the water treatment tank and reactivated carbon and water in the activated carbon regeneration tank due to strong suction power and discharge power.
  • the mixing ratio of water and activated carbon or waste activated carbon in a mixed state of water: (activated carbon or waste activated carbon) can be implemented in the standard range of 1: (1.3 to 2.0).
  • the mixing ratio of water and activated carbon or waste activated carbon mixed with water: (activated carbon or waste activated carbon) is 1:1.5. In this range, if the ratio of water is too large, the viscosity will be lowered to affect the suction power, and if the ratio of water is too small, the viscosity of the mixture with the activated carbon increases, impeding transport and crushing of the activated carbon.
  • a control module (a2) that allows water to be introduced or discharged into, so that the above efficient transfer process can be controlled.
  • FIG. 4 shows a flowchart of the arrangement of the main components of the present invention described above in FIG. 2 .
  • Waste coal is transferred from the water treatment tank 10 to the waste coal storage tank 11 through the first transfer pump unit 200A, and then from the waste coal storage tank 11 through the second transfer pump unit 200B to the activated carbon regeneration tank ( 100) is introduced through the inlet 13 at the top.
  • the activated carbon regeneration tank 100 has a function of accommodating spent activated carbon therein and simultaneously performing a washing process on the received spent activated carbon or regenerating the hydraulically transported spent activated carbon through dehydration, drying, and superheated steam injection. carry out Of course, the high-temperature discharged water generated in this regeneration process allows the purification operation to be performed by the above-described condensation purification module 300 simultaneously with discharge.
  • a plurality of superheated steam injection modules (S: S1, S2) arranged in a horizontal structure are arranged vertically, which is a lower steam distributor and an upper steam distributor of the activated carbon regeneration tank.
  • the superheated steam supplied to the superheated steam injection modules (S: S1, S2) is formed in the superheated steam forming module 400 disposed outside the activated carbon regeneration tank 100.
  • the superheated steam forming module 400 of the present invention has a boiler and an overheated steam forming unit having a unique structure to increase the steam forming efficiency.
  • It can be performed by supplying superheated steam to activated carbon through a plurality of superheated steam supply modules 120a, 120b, 120c, 120d having superheated steam supply lines 125 communicating with the activated carbon regeneration tank 100. .
  • the superheated steam formed through the superheated steam forming module 400 is supplied through the superheated steam supply line 125, and each superheated steam supply valve Through (121, 122, 123, 124, 125), the supply can be controlled.
  • the activated carbon regeneration process When the activated carbon regeneration process is performed through superheated steam injection, the high-temperature discharged water generated in the regeneration process is discharged to the outside of the activated carbon regeneration tank 100, and in the present invention, the activated carbon discharged from the activated carbon regeneration tank RT
  • the purification process can be performed through the condensate purification module (CL; 300) that purifies the condensate.
  • 5 and 6 show configuration diagrams and implementation conceptual diagrams for performing a purification process through the condensate purification module (CL: 300) for purifying the condensate discharged from the activated carbon regeneration tank 100 described above.
  • the condensate purification module (CL: 300) is connected to the lower part of the activated carbon regeneration tank 100 and stores the condensate generated during the activated carbon regeneration operation.
  • the condensate purification module CL includes a neutralizer supply unit 360 for inducing a neutralization reaction by injecting a neutralizer into the second condensate discharged from the reaction unit 350, and mixing the second condensate with the neutralizer to neutralize the neutralizer.
  • the acidity (Ph) of the second condensate discharged via the second mixing unit 370 generating the reaction and the cooling heat control unit 380 is measured, and the amount of the neutralizing agent to be injected in the neutralizing agent supply unit 460 is determined. It may be configured to further include a discharge water detection unit 390 for calculating and adjusting.
  • discharge water discharged from the activated carbon regeneration tank 100 is discharged through the condensate discharge line 310 of the present invention.
  • the discharged water since the discharged water is discharged water used in the regeneration process by superheated steam, it corresponds to a high temperature of 105 to 110°C.
  • the reaction temperature for optimizing the reaction by mixing with the cleaning agent is controlled through the condensation heat control unit 320 including the heat exchanger. That is, the configuration of the condensation heat controller 420 can be implemented as a configuration of a heat exchanger that adjusts the temperature of the high-temperature condensate to the most optimal temperature for the oxidation reaction. °C or more) to a high temperature (95 °C) range to perform the function.
  • the configuration of the purifying agent supply unit 330 of the present invention is a supply line capable of supplying a liquid purifying agent (persulfate is applied in one embodiment of the present invention) through a separate storage tank 331. It is configured, and it can be implemented with a configuration that allows persulfate to be directly injected into the condensate piping line.
  • the introduced persulfate may be moored in the first mixing unit 440 so that it can be primarily mixed.
  • persulfate such as sodium persulfate
  • a high temperature (95 °C) range and in the present invention, the discharged water discharged from the device system using superheated steam
  • the advantage of not requiring a separate heat source device such as a heating device for drain water is realized.
  • the mixed condensate and the purification agent are accommodated in a certain reaction tank at a specific temperature, and configured to enable a purification reaction to be implemented. It is preferable to have a constant agitation function so that the liquid persulfate used as a cleaning agent and discharged water (condensate) react and maximize the purification reaction.
  • the present invention is preferably provided with a neutralizing agent supply unit 460, so that the acidity of the discharged water (condensate) to be purified can be adjusted.
  • the neutralizing agent supply unit enables the storage tank for storing the neutralizing agent (eg, NaOH) to be upgraded to a liquid phase, and supplies the liquid neutralizing agent directly to the discharge line through which the condensate water in which the purification reaction is implemented is discharged. to control the acidity of the discharged condensate.
  • the purification reaction reacts with persulfate and discharges it, it has a strong acidity of about pH 1 ⁇ 2, but it can be adjusted to have neutral or weakly basic acidity of PH 6 ⁇ 8 through neutralization reaction.
  • the neutralizer and the condensed water supplied through the pipeline are mixed in the second mixing unit 470 .
  • the amount of the neutralizing agent to be injected can be made by detecting the PH of the discharged water through the discharged water detection unit 490 and automatically calculating the amount of the neutralizing agent corresponding to the PH of the discharged water.
  • a cooling heat control unit 480 may be provided, which, in the case of condensate after the purification reaction and neutralization reaction, is a high temperature of around 90 ° C., which cools this temperature to a temperature suitable for discharge.
  • the high-temperature discharge water generated in the regeneration process of activated charcoal can be purified by injecting a cleaning agent, and the efficiency of the cleaning agent can be expressed by utilizing the temperature of the discharged water without a separate discharge water heating device, which is an economical and eco-friendly device structure.
  • FIG. 7 shows the structure of the superheated steam forming module 400 for forming superheated steam supplied to the activated carbon regeneration tank 100 described above in FIG. 4 .
  • the superheated steam forming module 400 in the present invention generates superheated steam and supplies the superheated steam through a pipe.
  • the superheated steam forming module 400 in the present invention forms superheated steam supplied to the superheated steam injection module S, and includes a burner 442 disposed above the combustion chamber 441,
  • a boiler 440 including a flame interception net 443 disposed at the bottom and a steam heating pipe 451 spaced apart in a structure surrounding the outer circumference of the flame interception net 443, and the steam heating pipe ( 451) may be configured to include a superheated steam forming unit 450 including a steam inlet pipe 452 and a steam discharge pipe 453 connected to one end and the other end.
  • the superheated steam forming unit 450 forms the steam inlet pipe at one end of the steam heating pipe 451 to communicate with the steam supply chamber 147, and forms the steam discharge pipe 453 at the other end to overheat.
  • the steam supply unit 420 is communicated, and the steam inlet pipe 451 and the steam discharge pipe 4512 are communicated with the steam control pipe 454 to mix high-temperature steam and low-temperature steam to perform temperature control. do.
  • the boiler 440 of the superheated steam forming module 400 of the present invention has a combustion chamber 441 and a burner 442 is disposed in the upper center. In the lower direction of the burner, a flame blocking network 443 is formed so that the flame of the burner 443 spreads in the transverse direction and the flame directly hits the steam heating pipe 451 of the superheated steam forming unit 450 to be described later to make it possible to prevent
  • An annular lower water tank 446 is formed at the lower part of the combustion chamber 141, and a plurality of water tank pipes 444 vertically communicating the lower water tank 446 and the steam supply chamber 447 are installed at regular intervals on the upper part. At the same time as the coupling, the lower water tank 446 and the steam supply chamber 147 are connected to the water gauge 445 so that the water quantity inside the water tank pipe 444 can be checked.
  • the superheated steam forming unit 450 forms a superheated steam heating pipe 451 inside the water tank pipe 444 of the combustion chamber 441, but a flame blocking network on the upper part of the inner circumference of the superheated steam heating pipe 451. 443 is positioned so that the flame of the combustion chamber 441 does not directly hit the superheated steam heating pipe 451. At the same time, the heat exchange time and area in the combustion chamber are maximized so that high-temperature superheated steam can be smoothly and efficiently formed.
  • the superheated steam heating pipe 451 may be formed in various shapes, such as a coil type, a loop type, or a combination type of a coil and a loop.
  • FIG. 8 shows the structure of a coil-shaped superheated steam heating pipe 451 as an embodiment of the present invention, and the coil-shaped superheated steam heating pipe 451 has heat deflection prevention plates 455 on the upper and lower sides. ), and at the same time inserting a plurality of spacing supporters 456 in the gap between the tubes in order to ensure that the steam heating tube 451 can be supported consistently, firmly, and stably.
  • this structure prevents heat loss and smoothly reheats the steam to obtain superheated steam at a desired temperature.
  • a steam inlet pipe 452 is formed at one end of the superheated steam heating pipe 451 to communicate with the steam supply room 147, and a steam discharge pipe 453 is formed at the other end so that high temperature steam can be discharged.
  • the steam discharge pipe 453 and the main steam supply pipe 421 of the superheated steam supply unit 420 are connected to the steam supply pipe 457 to smoothly supply high-temperature steam into the activated carbon regeneration tank so that it can be sprayed.
  • the steam inlet pipe 452 and the steam discharge pipe 453 communicate with the steam control pipe 454 to efficiently mix high-temperature steam and low-temperature steam to efficiently supply steam at a desired temperature.
  • the process of performing the regeneration process using superheated steam is carried out by accommodating organic matter and water pollutants on the surface of the spent activated carbon flowing into the activated carbon regeneration tank in FIG. After receiving high-temperature superheated steam from the above-described superheated steam boiler, it is sprayed onto the activated carbon to effectively remove organic matter and water pollutants present deep in the pores of the activated carbon. Then, after spraying high-temperature steam, washing water is supplied from the bottom of the regeneration tank to the top through the backwash water supply pipe to remove and discharge the separated organic matter and water pollutants. ) can be purified.
  • 11 and 12 show the internal structure of the activated carbon regeneration tank 100 described above in FIG. 4 and the arrangement structure and detailed plan view of the upper injection module S1 having a horizontal injection structure.
  • the structure of the main horizontal pipe 20a implements the configuration of the male horizontal pipe as a pipe-type structure having a uniform diameter.
  • the pressure of the front end (A′′) where the superheated steam is introduced is strengthened so that the superheated steam supplied into the main horizontal pipe (20a) moves from the front end (A′′) to the distal end (B′′). ), the supply pressure does not drop, and the supply pressure difference between the tip and the end can be implemented to maintain a pressure in the range of 5 to 10%.
  • the air distribution hole (F1) formed in the main horizontal pipe (20a) provides air pressure to the inside of the lower sub-horizontal pipe (20b)
  • the length of the sub-horizontal pipe (20b) is the sub-horizontal pipe ( C1) is implemented as a structure that decreases in sequence, and if the difference between the tip and the end of the air supply pressure is within the range of 5 to 10%, it is possible to implement a uniform supply pressure, and the sub-horizontal pipe (20b) ) through the spray holes (F2, F3), it is possible to spray evenly to the lower part.
  • FIG. 12 is a detailed plan view and a disposition structure of an upper injection module S1 having a horizontal injection structure inside the activated carbon regeneration tank 100 described above in FIG. 11 .
  • the structure of the main horizontal pipe 20a implements the configuration of the male horizontal pipe as a pipe-type structure having a uniform diameter.
  • the pressure of the front end (A′′) where the superheated steam is introduced is strengthened so that the superheated steam supplied into the main horizontal pipe (20a) moves from the front end (A′′) to the distal end (B′′). ), the supply pressure does not drop, and the supply pressure difference between the tip and the end can be implemented to maintain a pressure in the range of 5 to 10%.
  • the air distribution hole (F1) formed in the main horizontal pipe (20a) provides air pressure to the inside of the lower sub-horizontal pipe (20b)
  • the length of the sub-horizontal pipe (20b) is the sub-horizontal pipe ( C1) is implemented as a structure that decreases in sequence, and if the difference between the tip and the end of the air supply pressure is within the range of 5 to 10%, it is possible to implement a uniform supply pressure, and the sub-horizontal pipe (20b) ) through the spray holes (F2, F3), it is possible to spray evenly to the lower part.

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Abstract

본 발명은 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대용량 수처리 활성탄 여과 시스템에 폐탄 자동 배출 및 재생탄 투입 설비, 그리고 폐탄/재생탄 이송 장치 등을 적용하여 활성탄 자동 재생은 물론 수처리를 통합 운용할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 폐탄 및 재생탄 이송 효율을 높일 수 있는 동시에 폐탄 및 재생탄의 손실률을 최소화할 수 있으며, 과열증기를 이용하여 폐활성탄을 재생하는 공정에서 발생하는 고온의 응축수를 고온에서 반응하는 정화제를 투입하여 정화를 수행할 수 있도록 하는 후처리기술을 도입하여, 과열증기를 이용하여 활성탄을 재생하면서 발생하는 응축수를 후처리를 통해 정화배출할 수 있도록 하는 친환경적인 재생시스템을 구축할 수 있도록 한다.

Description

과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템
본 발명은 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대용량 수처리 활성탄 여과 시스템에 폐탄 자동 배출 및 재생탄 투입 설비, 그리고 폐탄/재생탄 이송 장치 등을 적용하여 활성탄 자동 재생은 물론 수처리를 통합 운용할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 오폐수 처리시설은 생활하수나 산업폐수 등과 같은 각종 오폐수를 일정 수준으로 정화하여 배출하는 시설이다.
이러한 오폐수 처리시설은 흡착제가 채워져 있는 수처리 탱크에 오폐수를 통과시켜서 오폐수에 포함되어 있는 유해성분을 흡착제로 흡착하여 정수하는 방식으로 운용된다.
보통 수처리 탱크에 채워지는 흡착제로는 대부분 탄소로 구성된 무정형의 물질로 비표면적과 흡착능력이 크고 유해물질 제거능력이 뛰어난 활성탄이 주로 사용된다.
이와 같은 활성탄은 다양한 목적을 위해 흡착제로서 이용되는 다공성 탄소질 물질로 정제, 유해물질 제거, 탈색, 추출 분리 등 화학공업 분야에서 이용될 뿐만 아니라, 대기오염, 폐기물처리, 수질오염 등의 환경공해 방지용인 상수처리, 폐수처리, 배기가스 흡착 및 용제회수 등에 이용되고 있는 등 다양한 산업분야에서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.
이렇게 대부분의 산업용 오폐수 처리시설에서 흡착제로 사용되는 활성탄은 일정 시기가 되면 활성탄의 표면에 형성되어 있는 공극에 유기물질이 채워지면서 오염물 정수 처리능력이 급격하게 저하되기 때문에 활성탄을 주기적으로 교체하거나 재생하여 사용하고 있는 실정이다.
통상 대용량의 오폐수를 처리하는 대규모의 시설에서는 비용적인 측면, 또 시설 운용적인 측면 등에서 가장 부담이 되는 부분은 활성탄의 재생과 관련한 부분이며, 폐수처리 운전과 활성탄 재생 운전을 유기적으로 연계하여 전반적으로 시설 운용의 효율성을 확보하는데 많은 노력을 기울이고 있는 추세이다.
현재 활성탄 재생 방식은 수처리 탱크에서 폐탄을 꺼내어 장외 원거리를 운반하여 활성탄 재생설비에서 재생한 후, 다시 원래의 위치로 운반하여 수처리 탱크에 투입하는 방식으로서, 이러한 활성탄 재생 방식은 일련의 재생 작업에 소요되는 시간이 지연되고 또 장기화되면서 비용적인 부담이 클 뿐만 아니라, 수처리 탱크의 가동 중간 시간이 지체되는 등 수처리 설비의 가동률이 떨어지는 단점이 있고, 또한 재생 과정 중에 활성탄의 손실률이 높아 경제적으로도 손실이 큰 단점이 있다.
이에, 출원인은 한국등록특허 제10-2092542호를 통해, 수처리 설비와 활성탄 재생 설비 사이에 공기와 고압수를 이용하여 폐탄을 자동 배출 및 이송시키고 재생탄을 자동 투입하는 장치를 설치한 새로운 통합 폐수처리 시스템을 제안한바 있다.
다만, 본 출원인의 한국등록특허 제10-2092542호 기술의 경우, 복수의 수처리 탱크가 속해 있는 수처리 설비와 복수의 활성탄 재생 탱크가 속해 있는 활성탄 재생 설비를 통합 운용하여 경제적이고 효율적인 시스템을 구축할 수는 있으나, 폐활성탄 및 재생활성탄 이송에서 일정한 비율로 손실되는 활성탄 손실율을 완전하게 제거하지 못하는 한계가 발생한다. 나아가, 활성탄 재생시 발생하는 응축수를 배출하기 위한 시스템 구성이 부재하여, 환경 보호에 적합한 처리 기술이 필요한 실정이다.
또한, 활성탄 재생을 위해 사용하는 과열증기 형성을 위한 보일러 구조에서 효율적인 과열증기 형성을 위한 안정적이고 신뢰성있는 신규 보일러 구조의 필요성이 대두 되는등, 시스템의 고도화를 위한 다양한 문제에 봉착하였다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수처리 탱크에서 배출되는 폐탄 이송 시 및 활성탄 재생 탱크에서 공급되는 재생탄 이송 시, 물과 활성탄의 혼합율을 조절하고, 혼합된 상태의 혼합물을 호스펌프 유닛을 통하여 이송시키는 방식을 적용함으로써, 폐탄 및 재생탄 이송 효율을 높일 수 있는 동시에 폐탄 및 재생탄의 손실률을 최소화할 수 있는 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가, 과열증기를 이용하여 폐활성탄을 재생하는 공정에서 발생하는 고온의 응축수를 고온에서 반응하는 정화제를 투입하여 정화를 수행할 수 있도록 하는 후처리기술을 도입하여, 과열증기를 이용하여 활성탄을 재생하면서 발생하는 응축수를 후처리를 통해 정화배출할 수 있도록 하는 친환경적인 재생시스템을 구축하며, 보일러 구조를 개선해 과열증기 형성을 최적화하여 에너지 효율을 극대화하는 시스템을 제공하는 데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같이, 활성탄으로 폐수 속에 포함되어 있는 불순물을 흡착 처리하기 위한 복수의 수처리 탱크(10); 상기 수처리 탱크(10)에서 배출되는 폐탄을 저장하기 위한 폐탄 저장 탱크(11); 상기 폐탄 저장 탱크(11)에서 공급되는 활성탄을 재생 처리하기 위한 적어도 1개의 활성탄 재생 탱크(100); 상기 활성탄 재생 탱크(12)에서 배출되는 재생탄을 저장한 후에 이를 수처리 탱크(10)로 공급하는 재생탄 저장 탱크(13);를 포함하며, 상기 수처리탱크에서 상기 폐탄 저장 탱크(11)로의 폐활성탄의 제1이송과정, 상기 폐탄 저장탱크(11)에서 폐활성탄을 상기 활성탄 재생탱크(100)으로 이송하는 제2이송과정, 및 상기 활성탄 재생탱크(100)에서 재생된 재생활성탄을 재생탄 저장탱크(13)로 이송하는 제3이송과정은, 물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질을 탄성호스(220)로 유입하고, 상기 탄성호스를 압착롤러(250)를 이용하여 압착하여 이송하는 이송펌프유닛(200);을 통해 구현되는, 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수처리 탱크에서 배출되는 폐탄 이송 시 및 활성탄 재생 탱크에서 공급되는 재생탄 이송 시, 물과 활성탄의 혼합율을 조절하고, 혼합된 상태의 혼합물을 호스펌프 유닛을 통하여 이송시키는 방식을 적용함으로써,
폐탄 및 재생탄 이송 효율을 높일 수 있는 동시에 폐탄 및 재생탄의 손실률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과열증기를 이용하여 폐활성탄을 재생하는 공정에서 발생하는 고온의 응축수를 고온에서 반응하는 정화제를 투입하여 정화를 수행할 수 있도록 하는 후처리기술을 도입하여, 과열증기를 이용하여 활성탄을 재생하면서 발생하는 응축수를 후처리를 통해 정화배출할 수 있도록 하는 친환경적인 재생시스템을 구축할 수 있도록 한다.
특히, 과열증기 적용 폐활성탄 재생과정에서 발생하는 응축수는 고온의 폐수인바, 정화시 별도의 반응온도처리를 위한 가열설비를 구축할 필요가 없으며, 적합한 정화제를 투입하여 배출과정에서 정화처리를 수행할 수 있도록 해, 경제적인 정화처리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열증기를 형성하는 과열증기 형성 보일러 모듈의 구조를 고온의 증기를 효과적으로 생성하면서도 열에 의한 파손을 최소화할 수 있는 안정적인 구조를 취할 수 있도록 하여, 작업시간을 최소화할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 복수의 수처리 탱크가 속해 있는 수처리 설비와 복수의 활성탄 재생 탱크가 속해 있는 활성탄 재생 설비를 통합 운용하면서 수처리 설비와 활성탄 재생 설비 사이에 폐탄과 재생탄을 유기적으로 배출 및 투입하는 새로운 시스템을 적용함으로써,
시스템 운용의 효율성을 향상시킬 수 있고, 경제적으로 시스템을 운용할 수 있으며, 활성탄의 손실률을 줄일 수 있음은 물론 수처리 설비의 가동률을 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 수처리 탱크 내의 폐탄 배출이나 재생탑으로의 공급 등의 이송을 호스펌프를 이용한 활성탄 손실을 최소화하여 이송이 가능하도록 하며, 고온 응축수의 보유열을 그대로 이용하여 정화를 구현하는 정화과정을 통해 친환경적인 시스템 구축을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템의 레이아웃을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템의 라인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에서의 이송펌프유닛의 구조 개념도이고, 도 4는 도 2의 시스템 구성을 활성탄 재생탱크를 기준으로 구현한 시스템 구성도이다.
도 5 및 도 6은 상술한 활성탄 재생탱크(100)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL:300)을 통해 정화과정을 수행하는 구성도 및 구현 개념도를 도시한 것이다.
도 7은 도 4에서 상술한 활성탄 재생탱크(100)로 공급되는 과열증기를 형성하는 과열증기 형성모듈(400)의 구조를 도시한 것이다.
도 8에 도시된 것은 본 발명의 일실시예로서, 코일형 과열증기히팅관(451)의 구조를 도시한 것이다.
도 9 및 도 10은, 과열증기 형성모듈의 주요 구성을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 활성탄 재생탱크 및 분사모듈의 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템(이하, '본 발명' 이라 한다.)의 레이아웃을 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템의 라인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 2에서의 이송펌프유닛의 구조 개념도이고, 도 4는 도 2의 시스템 구성을 활성탄 재생탱크를 기준으로 구현한 시스템 구성도이다.
본 발명은, 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템은 복수의 수처리 탱크가 속해 있는 대규모의 수처리 설비와 복수의 활성탄 재생 탱크가 속해 있는 최소한의 활성탄 재생 설비를 통합 운용하고, 수처리 설비와 활성탄 재생 설비 사이에 호스펌프유닛을 기반으로 하여 폐탄을 효율적으로 배출 및 이송시킴과 더불어 재생탄을 자동 투입하는 새로운 통합 폐수처리 시스템으로 이루어지게 된다.복수의 수처리 탱크가 속해 있는 대규모의 수처리 설비와 복수의 활성탄 재생 탱크가 속해 있는 최소한의 활성탄 재생 설비를 통합 운용하고, 손실율을 최소화한 폐탄 배출 및 이송시킴과 더불어 재생탄을 자동 투입하는 새로운 통합 폐수처리 시스템으로 이루어지게 된다.
이를 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 활성탄으로 폐수 속에 포함되어 있는 불순물을 흡착 처리하기 위한 복수의 수처리 탱크(10)와 상기 수처리 탱크(10)에서 배출되는 폐탄을 저장하기 위한 폐탄 저장 탱크(11), 상기 폐탄 저장 탱크(11)에서 공급되는 활성탄을 재생 처리하기 위한 적어도 1개의 활성탄 재생 탱크(100), 상기 활성탄 재생 탱크(12)에서 배출되는 재생탄을 저장한 후에 이를 수처리 탱크(10)로 공급하는 재생탄 저장 탱크(13)를 포함하여 구성된다.
상기 수처리 탱크(10)는 내부에 충전되어 있는 흡착제, 예를 들면 활성탄에 폐수를 통과시켜서 폐수 속의 유해성분을 활성탄으로 흡착하여 정화한 후에 배출하는 설비이다. 수처리 탱크(10)는 활성탄을 재생하는 설비없이 순수히 폐수 처리만을 위한 일반적인 수처리 탱크와 달리 활성탄을 재생하기 위한 배출 및 재생탄을 투입할 수 있는 구조이므로 구조적인 측면에서 유리할 뿐만 아니라 운전 효율성 측면에서도 유리한 이점이 있다.
본 발명에서는, 도 2에 도시된 것과 같이, 종래의 수처리탱크(10)에서의 처리 작용은 기존 발명의 구조를 채용하여 적용하되, 폐탄을 이송하는 과정에서의 이송과정에서, 기존의 압송조와 고압수의 적용배출 방식이 아니라, 호스펌프유닛을 구비하는 이송펌프유닛(200A, 200B,200C)을 채용하여 폐탄 또는 후술하는 재생 활성탄의 이송을 구현하여 활성탄의 손실을 최소화할 수 있도록 한다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 수처리탱크(10)에서 상기 폐탄 저장 탱크(11)로의 폐활성탄의 제1이송과정, 상기 폐탄 저장탱크(11)에서 폐활성탄을 상기 활성탄 재생탱크(100)으로 이송하는 제2이송과정, 및 상기 활성탄 재생탱크(100)에서 재생된 재생활성탄을 재생탄 저장탱크(13)로 이송하는 제3이송과정은,물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질을 탄성호스(220)로 유입하고, 상기 탄성호스를 압착롤러(250)를 이용하여 압착하여 이송하는 이송펌프유닛(200)을 통해 구현될 수 있도록 한다.
본 발명의 이송펌프유닛(200: 200A, 200B,200C)은 도 4에 도시된 것과 같이, 과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질의 물: (활성탄 또는 폐활성탄)의 혼합비율을 1: (1.3~2.0)의 기준범위로 구현하는 혼합상태체크모듈(A)를 포함하며, 상기 혼합상태체크모듈(A)는 혼합물의 상태를 체크하는 센서모듈(a1)과 상기 센서모듈(a1)의 감지 결과에 따라 물의 공급 또는 배출을 상기 기준범위로 구현하도록 수분 공급과 배출을 조절하는 조절모듈(a2), 상기 조절모듈(a2)를 경유한 상기 혼합물질을 상기 탄성호스(230) 내부로 유입하는 유입구(220), 상기 탄성호스(230)을 가압하며 압착 및 롤링 동작을 수행하는 압착롤러(250), 상기 압착롤러(250)을 회전시키는 회전구동부(255)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 이송펌프유닛(100)은 수처리탱크(10)에서 배출되는 폐탄을 폐탄 저장탱크(11)로 강제 이송시키기 위한 기존의 압송조를 대체하는 장치 구조로, 탄성을 가지는 탄성호스(230)를 장착하고, 압축롤러(250)의 회전에 의해 탄성호스와 압축롤러가 상호 접촉하여 호스를 압착하게 되며, 탄성호스는 압축되었다가 다시 복원하는 복원력에 의해 강한 흡입력을 발생하게 되며, 이러한 흡입력을 기반으로 폐탄 또는 활성 재생탄을 흡입하여 이송할 수 있게 된다.
이러한 이송 방식은, 강력한 흡기력과 토출력으로 인해, 수처리 탱크에서의 물과 폐탄, 활성탄 재생탱크에서의 재생활성탄과 물의 혼합물을 이송할 수 있게 ㄷ된다.
이때, 물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질의 물: (활성탄 또는 폐활성탄)의 혼합비율을 1: (1.3~2.0)의 기준범위로 구현할 수 있도록 한다.
가장 바람직하게는, 물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질의 물: (활성탄 또는 폐활성탄)의 혼합비율을 1:1.5의 비율로 구현할 수 있도록 한다. 이 범위에서, 물의 비율이 너무 많아지면 낮아지는 점도로 흡인력에 영향을 주게 되며, 물의 비율이 너무 적어지면 활성탄과의 혼합물의 점도가 커져 이송을 저해하고, 활성탄의 파쇄가 발생하게 된다. 따라서, 위 물과 폐탄(또는 활성탄)의 혼합비율을 위 최적범위로 조절하는 혼합상태체크모듈(A)의 센서모듈(a1)은 실시간으로 유입되는 혼합물의 혼합비율을 체크하고, 위 최적의 범위로 물을 유입 또는 배출시킬 수 있도록 하는 조절모듈(a2)를 구비하여 위 효율적인 이송과정을 제어할 수 있도록 한다. 이와 같이, 물과 활성탄의 혼합율을 조절하고, 혼합된 상태의 혼합물을 호스펌프 유닛을 통하여 이송시키는 방식을 적용함으로써, 폐탄 및 재생탄 이송 효율을 높일 수 있는 동시에 폐탄 및 재생탄의 손실률을 최소화할 수 있게 된다.
도 4는 도 2에서 상술한 본 발명의 주요 구성의 배치 흐름도를 도시한 것이다.
수처리탱크(10)에서 제1이송펌프유닛(200A)를 통해 폐탄이 폐탄저장탱크(11)로 이송되고, 이후 폐탄저장탱크(11)에서 제2이송펌프유닛(200B)를 통해 활성탄 재생탱크(100)의 상부의 유입부(13)를 통해 유입되게 된다.
상기 활성탄재생탱크(100)는 폐활성탄을 내부에 수용하고, 동시에 수용된 폐활성탄을 세척과정을 수행하거나 또는 수력이송된 폐활성탄의 탈수, 건조, 과열증기 분사를 통한 재생이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 물론, 이 재생과정에서 발생하는 고온의 배출수는 배출과 동시에 상술한 응축수정화모듈(300)에 의해 정화작업이 수행될 수 있도록 한다.
또한, 상기 활성탄재생탱크(100)의 내부에는 수평구조로 배치되는 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)이 다수개가 상하로 배치되게 되며, 이는 활성탄 재생탱크의 하부 스팀 분배기와 상부 스팀 분배기를 조합하여 상부와 하부에서 스팀을 공급함으로써, 설비 가동율 향상과 더불어 활성탄 재생 효율을 높일 수 있도록 한다.
상기 과열증기 분사모듈(S: S1, S2)로 공급되는 과열증기는 활성탄 재생탱크(100)의 외부에 배치되는 과열증기형성모듈(400)에서 형성이 이루어지게 된다.
본 발명의 상기 과열증기형성모듈(400)은, 후술하겠지만, 특유한 구조의 보일러와 과열증기형성부를 구비하여 증기형성효율을 높일 수 있도록 한다.
상기 활성탄 재생탱크(100)와 연통되는 과열증기공급라인(125)을 구비하는 다수의 과열증기공급모듈(120a, 120b, 120c, 120d))을 통해, 활성탄에 과열증기를 공급하여 수행할 수 있다.
상기 활성탄 재생탱크(100) 하부에서 상부로 과열증기를 분사하는 하부분사모듈(S2)과 상기 재생탱크(100)의 내측 상부에 배치되어, 하부로 과열증기를 분사하는 다수의 상부분사모듈(S1)을 통해, 폐활성탄에 대해 상부와 하부에서 동시에 과열증기를 분사하는 방식으로 구현되도록 하여, 활성탄 재생 처리와 관련한 전체적인 설비 운용의 효율성과 경제성을 높일 수 있고, 설비 구조의 단순화 및 제작비 절감은 물론 활성탄 재생 효율을 향상할 수 있록 한다.
본 발명에서의 과열증기를 분사하는 상부분사모듈(S1)은, 과열증기형성모듈(400)을 통해서 형성되는 과열증기가 과열증기공급라인(125)를 통해서 공급되게 되며, 각각의 과열증기 공급밸브(121, 122, 123, 124, 125)를 통해 공급 여부를 제어할 수 있도록 한다.
과열증기 분사를 통해 활성탄의 재생과정을 수행하게 되면, 재생과정에서 발생하는 고온의 배출수가 활성탄 재생탱크(100)의 외부로 배출되게 되며, 본 발명에서는, 상기 활성탄 재생탱크(RT)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL;300)을 통해 정화과정을 수행할 수 있도록 한다.
도 5 및 도 6은 상술한 활성탄 재생탱크(100)에서 배출되는 응축수를 정화하는 응축수 정화모듈(CL:300)을 통해 정화과정을 수행하는 구성도 및 구현 개념도를 도시한 것이다.
상기 응축수 정화모듈(CL:300)은, 상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 연결되어, 활성탄 재생작업시 발생하는 응축수를 저장하는 응축수저장탱크(T)와, 응축수저장탱크(T)에서 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310)과, 배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320), 상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330), 상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340), 상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350), 상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 응축수 정화모듈(CL)은, 상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360), 상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370), 상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(Ph)를 측정하고, 상기 중화제공급부(460)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 주요 구성에 대한 기능 및 정화처리 과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 활성탄재생탱크(100)에서 배출되는 배출수는, 본 발명의 응축수배출라인(310)을 타고 배출되게 된다. 이 경우, 배출되는 배출수는, 과열증기에 의해 재생과정에 이용된 배출수이므로, 통상 105~110℃의 고온에 해당하게 된다.
이에, 본 발명에서는, 정화제와 혼합하여 반응을 최적화하기 위한 반응온도로 열교환기를 포함하는 응축열조절부(320)를 통해 온도 조절을 수행한다. 즉, 응축열 조절부(420)의 구성은, 고온의 응축수의 온도를 산화반응의 가장 최적합 온도로 조절하는 열교환기의 구성으로 구현할 수 있으며, 통상 슬러지 처리 응축수는 그 자체로 고온의 열수(105 ℃ 이상)를 고온(95 ℃) 범위로 조절하는 기능을 수행할 수 있도록 한다.
다음으로, 응축열조절부(320)를 경유한 배출수에 대하여 액상의 정화제를 공급할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 정화제 공급부(330)의 구성은, 별도의 저장탱크(331)를 통해서, 액상의 정화제(본 발명의 일 실시예에서는 과황산염을 적용한다.)을 공급할 수 있도록 하는 공급라인으로 구성되며, 응축수의 배관라인에 직접 과황산염을 투입할 수 있도록 하는 구성으로 구현할 수 있다. 투입된 과황산염은 제1혼합부(440)에서 계류하여 1차적으로 혼합이 될 수 있도록 할 수 있다.
특히, 응축수를 정화하는 구성에서, 과황산나트륨과 같은 과황산염은 고온(95 ℃) 범위에서 정화반응이 가장 효율적으로 구현될 수 있으며, 본 발명에서는 과열증기를 이용한 장치 시스템에서 배출되는 배출수는 고온을 가지고 있는바, 별도의 배출수의 가열장치등의 열원장치가 필요로 하지 않는 장점이 구현되게 된다.
이후, 반응부(450)의 경우, 혼합된 응축수와 정화제가 특정의 온도에서 일정한 반응조에 수용되며, 정화반응이 구현될 수 있도록 하는 구성으로 구성된다. 정화제로 사용되는 액상의 과황산염과 배출수(응축수)가 반응하며 정화반응이 극대화될 수 있도록 일정한 교반기능을 구비할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 중화제공급부(460)를 구비하여, 정화되는 배출수(응축수)의 산도를 조절할 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명은, 중화제공급부는, 중화제(이를 테면, NaOH)를 저장하는 저장탱므를 액상으로 고급할 수 있도록 하며, 정화반응이 구현된 응축수가 배출되는 배출라인으로 직접 액상의 중화제를 공급할 수 있도록 하여, 배출되는 응축수의 산도를 조절할 수 있도록 한다. 정화반응이 과황산염과 반응하여 배출되는 상태에서는, pH1~2 정도의 강산성을 가지나, 중화반응을 통해 PH6~8 의 중성 또는 약염기성의 산도를 가지도록 조절할 수 있도록 한다.
특히, 배관라인으로 공급되는 중화제와 응축수는 제2혼합부(470)에서 혼합이 이루어지게 된다. 또한, 투입되는 중화제의 양은, 배출수검출부(490)을 통해 배출수의 PH를 검출하고, 이에 부합하는 중화제의 양을 자동으로 산출하여 투입이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 냉각열조절부(480)을 구비할 수 있으며, 이는, 정화반응과 중화반응이 완료된 응축수의 경우, 90℃ 내외의 고온인바, 이 온도를 배출에 적합한 온도로 냉각하는 냉각장치를 구비할 수 있도록 해, 배출되는 배출수의 온도를 현저하게 낮추어 배출될 수 있도록 한다.
활생탄의 재생공정에서 발생하는 고온의 배출수를 정화제를 투입하여 정화시킬 수 있도록 하며, 별도의 배출수 가열장치 없이도, 배출수의 온도를 활용하여 정화제의 효율을 발현할 수 있도록 해 경제적이고 친환경적인 장치 구조를 구현하게 된다.
도 7은 도 4에서 상술한 활성탄 재생탱크(100)로 공급되는 과열증기를 형성하는 과열증기 형성모듈(400)의 구조를 도시한 것이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(400)은 과열증기를 생성하며, 배관을 통해 과열증기를 공급하는 기능을 수행한다.
특히, 본 발명에서의 과열증기형성모듈(400)은 과열증기 분사모듈(S)로 공급되는 과열증기를 형성하되, 연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440) 및 상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.
나아가, 상기 과열증기형성부(450)는, 상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며, 상기 증기유입관(451)과 상기 증기배출관(4512)을 증기조절관(454)로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행할 수 있도록 한다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 과열증기형성모듈(400)의 상세 구성의 기능 및 구조를 설명하기로 한다.
본 발명의 과열증기형성모듈(400)의 보일러(440)는, 연소실(441)을 구비하며, 상부 중앙에 버너(442)를 배치한다. 상기 버너의 하부 방향으로는, 화염차단망(443)을 형성하여, 버너(443)의 불꽃이 횡방향으로 번져 후술하는 과열증기형성부(450)의 증기히팅관(451)에 화염이 직접 부딪히는 것을 방지할 수 있도록 한다.
상기 연소실(141)의 하부에는, 환형의 하부수조(446)를 형성하고, 상부에는 상기 하부수조(446)와 증기공급실(447)을 수직으로 여통시키는 다수개의 수조파이프(444)를 일정간격으로 결합함과 동시에 하부수조(446)와 증기공급실(147)을 수면계(445)로 연결하여 수조파이프(444) 내부의 수량을 확인할 수 있도록 한다.
상기 과열증기형성부(450)는, 상기 연소실(441)의 수조파이프(444)의 내측으로 과열증기히팅관(451)을 형성하되, 과열증기히팅관(451)의 내주연 상부에 화염차단망(443)을 위치하도록 하여, 연소실(441)의 화염이 과열증기히팅관(451)에 직접 부딪치지 않도록 유도한다. 동시에, 연소실에서 열교환 시간과 면적을 최대로 늘려 고온의 과열증기를 원활하여 효율적으로 형성할 수 있도록 한다.
상기 과열증기히팅관(451)은 도 9에 도시된 것과 같이, 코일형 또는 루프형이거나, 코일 및 루프의 혼합형 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
도 8에 도시된 것은 본 발명의 일실시예로서, 코일형 과열증기히팅관(451)의 구조를 도시한 것으로, 코일형상의 과열증기히팅관(451)은 상하측에 열편향방지판(455)을 결합함과 동시에, 관과 관사이 틈새에 간격지지구(456)를 다수개 순차적으로 끼워, 증기히팅관(451)을 일정하고 견고하며, 안정적으로 지지할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 구조는 열손실을 방지하고, 원활한 증기를 재히팅하여 원하는 온도의 과열증기를 얻을 수 있도록 한다.
또한, 상기 과열증기히팅관(451)의 일단에는 증기유입관(452)를 형성하여 증기공급실(147)에 연통시키고, 타단에는 증기배출관(453)을 형성하여 고온의 증기를 배출할 수 있도록 한다. 나아가, 증기배출관(453)과 과열증기공급부(420)의 메인증기공급관(421)을 증기공급관(457)과 연토시켜 고온의 증기를 활성탄재생탱크 내부로 원할하에 공급하여 분사될 수 있도록 한다.
또한, 증기유입관(452)과 증기배출관(453)을 증기조절관(454)으로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 효율적으로 혼합하여 원하는 온도의 증기를 효율적으로 공급할 수 있도록 한다.
본 발명에서 과열증기를 이용하여 재생공정을 수행하는 과정은, 도 4에서의 활성탄재생탱크의 내부로 유입되는 폐활성탄의 표면의 유기물 및 수질오염물질을 활성탄 재생탱크 내에 수용하여 탈수, 건조과정을 거치며, 상술한 과열증기보일러로 부터 고온의 과열증기를 공급받아 활성탄에 분사시켜 활성탄의 기공 깊숙이 존재하는 유기물 및 수질오염물질을 효과적으로 제거한다. 이후 고온 증기를 분사한 후, 역세수 공급관을 통해 재생탱크 하부에서 상부로 세척수를 공급하여 분리시킨 유기물 및 수질오염물질을 제거하여 배출할 수 있도록 하며, 이에 대한 배출수는 상술한 응축수정화모듈(CL)을 통해 정화할 수 있게 된다.
도 11 및 도 12는 도 4에서 상술한 활성탄 재생탱크(100) 내부구조와, 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)의 배치 구조 및 상세 평면도를 도시한 것이다.
도 12의 구조에서는, 본 발명의 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)은, 메인수평관(20a)의 구조가 상기 메일 수평관의 구성을 균일한 직경을 가지는 관 타입의 구조로 구현하는 것을 예시하였으며, 이 경우, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')의 압력을 강하게 하여, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부의 공급 압력차이가 5 ~ 10% 범위의 압력을 유지하도록 구현할 수 있다. 즉, 메인 수평관(20a)에 형성되는 공기 분배홀(F1)이 하부의 서브수평관(20b)의 내부로 공기압을 제공하는 경우, 서브수평관(20b)의 길이가 중심부의 서브수평관(C1)을 기분으로 순차로 줄어드는 구조로 구현되게 되는바, 공기 공급압력이 선단부와 말단부의 차이가 5 ~ 10% 범위의 이내라면, 균일한 공급압력의 구현이 가능하게 되며, 서브수평관(20b)의 분사홀(F2, F3)를 통해서 하부로 고른 분사가 가능하게 된다.
도 12는 도 11에서 상술한 활성탄 재생탱크(100) 내부에 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)의 배치 구조 및 상세 평면도를 도시한 것이다.
도 12의 구조에서는, 본 발명의 수평분사구조를 가지는, 상부분사모듈(S1)은, 메인수평관(20a)의 구조가 상기 메일 수평관의 구성을 균일한 직경을 가지는 관 타입의 구조로 구현하는 것을 예시하였으며, 이 경우, 과열증기가 도입되는 선단부(A'')의 압력을 강하게 하여, 메인 수평관(20a) 내부로 공급되는 과열증기가 선단부(A'')에서 말단부(B'')를 경유하여 진입하는 경우에도, 공급 압력이 떨어지지 않고, 선단부나 말단부의 공급 압력차이가 5 ~ 10% 범위의 압력을 유지하도록 구현할 수 있다. 즉, 메인 수평관(20a)에 형성되는 공기 분배홀(F1)이 하부의 서브수평관(20b)의 내부로 공기압을 제공하는 경우, 서브수평관(20b)의 길이가 중심부의 서브수평관(C1)을 기분으로 순차로 줄어드는 구조로 구현되게 되는바, 공기 공급압력이 선단부와 말단부의 차이가 5 ~ 10% 범위의 이내라면, 균일한 공급압력의 구현이 가능하게 되며, 서브수평관(20b)의 분사홀(F2, F3)를 통해서 하부로 고른 분사가 가능하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 활성탄으로 폐수 속에 포함되어 있는 불순물을 흡착 처리하기 위한 복수의 수처리 탱크(10);
    상기 수처리 탱크(10)에서 배출되는 폐탄을 저장하기 위한 폐탄 저장 탱크(11);
    상기 폐탄 저장 탱크(11)에서 공급되는 활성탄을 재생 처리하기 위한 적어도 1개의 활성탄 재생 탱크(100);
    상기 활성탄 재생 탱크(12)에서 배출되는 재생탄을 저장한 후에 이를 수처리 탱크(10)로 공급하는 재생탄 저장 탱크(13);를 포함하며,
    상기 수처리탱크에서 상기 폐탄 저장 탱크(11)로의 폐활성탄의 제1이송과정,
    상기 폐탄 저장탱크(11)에서 폐활성탄을 상기 활성탄 재생탱크(100)으로 이송하는 제2이송과정, 및
    상기 활성탄 재생탱크(100)에서 재생된 재생활성탄을 재생탄 저장탱크(13)로 이송하는 제3이송과정은,
    물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질을 탄성호스(220)로 유입하고, 상기 탄성호스를 압착롤러(250)를 이용하여 압착하여 이송하는 이송펌프유닛(200);을 통해 구현되는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송펌프유닛(200)은,
    물과 활성탄 또는 폐활성탄이 혼합된 상태의 혼합물질의 물: (활성탄 또는 폐활성탄)의 혼합비율을 1: (1.3~2.0)의 기준범위로 구현하는 혼합상태체크모듈(A)를 포함하며,
    상기 혼합상태체크모듈(A)는 혼합물의 상태를 체크하는 센서모듈(a1);과
    상기 센서모듈(a1)의 감지 결과에 따라 물의 공급 또는 배출을 상기 기준범위로 구현하도록 수분 공급과 배출을 조절하는 조절모듈(a2);
    상기 조절모듈(a2)를 경유한 상기 혼합물질을 상기 탄성호스(230) 내부로 유입하는 유입구(220);
    상기 탄성호스(230)을 가압하며 압착 및 롤링 동작을 수행하는 압착롤러(250);
    상기 압착롤러(250)을 회전시키는 회전구동부(255);
    를 포함하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템은,
    상기 활성탄 재생탱크(100)의 상부의 폐활성탄 투입을 위한 투입부(10A) 및
    상기 활성탄 재생탱크(100)의 하부에 활성탄 배출을 위한 드레인장치(105);
    상기 활성탄 재생탱크(100)의 내부에 폐활성탄에 과열증기를 분사할 수 있는 적어도 하나 이상의 과열증기 분사모듈(S: S1, S2);이 구비되는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 과열증기분사모듈은,
    적어도 2개 이상의 단위분사모듈이 상하로 이격되어 배치되는 구조로 마련되는,
    상기 단위분사모듈은, 다수의 분사관이 중심부에서 외각부로 갈수록 길이가 줄어드는 구조로 형성되는 것을 적용하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 활성탄 재생 및 수처리 통합 시스템은,
    상기 활성탄 재생탱크(100) 하부의 수분배출부(130)를 통해 배출되는 고온의 응축수를 저정하는 응축수저장탱크(T);
    상기 응축수저장탱크(T)의 고온의 응축수에 고온에 반응하는 정화제를 투입 교반하여 정화하는 응축수정화모듈(CL;300)을 더 포함하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 응축수정화모듈(300)은,
    상기 교반모듈(340)에서 배출되는 슬러지 건조시 발생하는 응축수를 배출하는 응축수 배출라인(310);
    배출되는 상기 응축수의 온도를 제1온도로 조절하는 응축열조절부(320);
    상기 제1온도로 조절된 응축수에 대하여 정화제를 투입하는 정화제공급부(330);
    상기 정화제가 투입된 상기 응축수를 혼합하는 제1혼합부(340);
    상기 정화제가 혼합된 응축수를 계류시키며, 교반하여 정화반응을 수행하는 반응부(350);
    상기 반응부(350)에서 반응이 완료된 제2응축수의 배출온도를 제2온도로 조절하는 냉각열조절부(380);
    를 포함하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 응축수정화모듈(100)은,
    상기 반응부(350)에서 배출되는 제2응축수에 대하여 중화제를 투입하여 중화반응을 유도하는 중화제공급부(360);
    상기 제2응축수와 중화제를 혼합시켜 중화반응을 발생하는 제2혼합부(370);
    상기 냉각열조절부(380)을 경유하여 배출되는 제2응축수의 산도(Ph)를 측정하고, 상기 중화제공급부(360)에서 투입할 중화제의 양을 산출조절하는 배출수 검출부(390);
    을 더 포함하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 정화제공급부(330)는,
    액상화한 과황산염을 수용하는 중화제저장탱크(331);
    상기 중화제저장탱크(331)에 수용된 중화제를 정량적으로 투입시키는 중화제공급펌프(332);를 포함하며,
    상기 중화제는 액상의 상태로 공급되어, 응축수와 혼합되도록 하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템은,
    상기 활성탄 재생 탱크(100)에 공급하는 과열증기를 형성하는 과열증기형성모듈(400)을 더 포함하며,
    상기 과열증기 형성모듈(400)은,
    연소실(441)의 상부에 배치되는 버너(442)를 구비하며, 상기 버너의 하부에 배치되는 화염차단망(443)을 포함하는 보일러(440); 및
    상기 화염차단망(443)의 외주연을 둘러싸는 구조로 이격되어 배치되는 증기히팅관(451)과, 상기 증기히팅관(451)의 일단 및 타단에 연결되는 증기유입관(452) 및 증기배출관(453)을 포함하는 과열증기형성부(450);
    를 포함하여 구성되는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 과열증기형성부(450)는,
    상기 증기히팅관(451)의 일단에 상기 증기유입관을 형성하여 증기공급실(147)로 연통시키며, 타단에 상기 증기배출관(453)을 형성하여 과열증기공급부(420)를 연통시키며,
    상기 증기유입관(451)과 상기 증기배출관(452)을 증기조절관(454)로 연통시켜 고온의 증기와 저온의 증기를 혼합하여 온도조절을 수행하는,
    과열증기를 이용한 활성탄 재생 및 수처리 통합시스템.
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