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KR200314692Y1 - 감압증발 고농도 폐수처리장치 - Google Patents

감압증발 고농도 폐수처리장치 Download PDF

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KR200314692Y1
KR200314692Y1 KR20-2003-0006253U KR20030006253U KR200314692Y1 KR 200314692 Y1 KR200314692 Y1 KR 200314692Y1 KR 20030006253 U KR20030006253 U KR 20030006253U KR 200314692 Y1 KR200314692 Y1 KR 200314692Y1
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김석현
김진옥
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(주)세종테크
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Abstract

본 고안은 감압증발 고농도 폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 열교환관의 열전달효율을 극대화하고, 진동스크린에서 부유물을 최적조건으로 제거하고, 폐수예열 공급장치에서 폐수를 적정온도로 예열하여 주기적으로 증발관에 공급하여 감압증발 고농도 폐수 처리장치의 효율을 극대화하는 것에 관한 것이다.
본 고안의 감압증발 고농도 폐수처리장치는 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치, 고속회전와류 발생장치, 진동스크린 유량조정 공급장치, 폐수예열 공급장치, 농축수 경화방지장치 및 고성능 감압응축장치 및 미스트 분리 데미스터로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 고안의 감압증발 고농도 폐수처리장치는 다각적인 요소에서 감압증발 처리장치의 효율을 극대화시킴으로써 운전비가 저렴하여 경제적인 측면에서도 절감효과가 크며, 기술적인 측면에서도 무인 자동화가 가능하다. 또한, 종래기술의 다음과 같은 단점을 극복할 수 있는 장점을 가지고 있다.
첫째, 종래의 화학적 및 생물학적 처리가 곤란한 고농도 폐수의 처리에 적용할 수 있는 물리적 처리방법이다.
둘째, 화학처리용 약품비가 전혀 안든다.
셋째, 넓은 생물처리부지가 필요없다.

Description

감압증발 고농도 폐수처리장치{The High concentration onsite wastewater treatment equipment of flash vaporization}
본 고안은 감압증발 고농도 폐수처리장치에 관한 것으로, 특히 열교환관의 열전달효율을 극대화하고, 진동스크린에서 부유물을 최적조건으로 제거하고, 폐수예열 공급장치에서 폐수를 적정온도로 예열하여 주기적으로 증발관에 공급하여 감압증발 고농도 폐수 처리장치의 효율을 극대화하는 것에 관한 것이다.
종래에는, 폐수처리방법에 있어서 화학약품 투입에 의한 처리방식과 감압증발에 의한 처리방식이 있었다. 상기 화학약품 투입에 의한 처리방식은 약품투입에 의한 처리비용이 매우 클 뿐만 아니라, 중금속을 함유한 폐수의 처리가 곤란하며, 화학약품에 의한 2차오염을 일으키는 관계로 폐수의 완전처리가 불가능하였다. 상기 감압증발에 의한 처리방식은 특성상 연료비가 많이 소요되는 단점을 보완하기 위하여 저압증기의 잠열을 회수하기 위한 기계적 콤프레셔 또는 증기구등 이젝터를 설치하여 저압증기를 회수 압착하고, 1단 열교환기에 공급하는 방식을 채택하여 왔다.(대한민국 실용신안공보 제1996-0007530호)
그러나, 상기와 같은 종래의 감압증발에 의한 처리방식은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 세정용 유동구가 없는 열교환기는 열교환관 벽에 생성되는 스케일 때문에 열교환 성능이 떨어져 주기적으로 교체하거나 청소하여 해결하였으며, 내부순환형 세정용 유동구 사용 열교환기도 세정구의 세정능력이 낮아 성능이 떨어졌다.
둘째, 종래의 열교환기에서는 유입분배부가 유체역학적으로 단순한 구조로 되어있어 중심부와 변두리부의 열교환관 간에 불균형된 유속과 직선형 유도관으로 유체의 흐름이 원활하지 못했다.
셋째, 종래의 폐수 원수조에서 원수펌프로 진동스크린에 폐수를 공급할 때 진동스크린의 처리능력보다 과부족 상태의 폐수를 공급하게 되면 진동스크린의 수명이 짧아지거나 처리효율이 떨어졌다.
넷째, 종래의 장치에서는 고온증기를 폐수에 혼합하여 폐수를 증발시키거나 열교환관의 고온증기용으로 별도의 스팀보일러를 설치해야 하고, 처리수가 스팀량 만큼 증가된다.
다섯째, 종래의 장치에서는 감압증발관에서 고농도 폐수의 수분이 증발하여 농축된 농축수는 감압증발관내에 장시간 정체되면 굳어져 처리가 곤란하여 고성능 슬러지 이송펌프를 사용해야 했다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환관의 열전달효율을 극대화하고, 진동스크린에서 부유물을 최적조건으로 제거하고, 폐수예열 공급장치에서 폐수를 적정온도로 예열하여 주기적으로 증발관에 공급하여 감압증발 고농도 폐수처리장치의 효율을 극대화하는 데 본 고안의 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 고농도 폐수 감압증발 처리장치의 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치와 고속회전와류 발생장치를 나타낸 개략적인 전체 구성도이다.
도 2는 본 고안에 따른 고농도 폐수 감압증발 처리장치의 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치를 나타낸 상세도이다.
도 3은 본 고안에 따른 고농도 폐수 감압증발 처리장치의 고속회전와류 발생장치를 나타낸 상세도이다.
도 4는 본 고안에 따른 고농도폐수 감압증발 처리장치를 나타낸 상세도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1: 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치
2, 12: 유입부 3: 수직원주형 분리망
4: 폐수 유출구 5: 고온폐수 유입구
7: 세정구 유출부 8: 세정구 취입부
9: 고속회전와류 발생장치 10: 열교환관 세정구 유동구 분리관
11: 열교환관 13: 싸이클론
14: 고온폐수 분사기 15: 깔대기형 유도관
16: 폐수세정구 통과관 17: 증기온수 통과관
18: 순환펌프 19: 폐수세정구 유출구
20: 진동스크린 유량조정 공급장치
21: 하부 유출구 22: 진동스크린
23: 원수조 24: 유량 제어부
25: 원수펌프 30: 폐수예열 공급장치
31: 외부전원 32: 폐수유입밸브
33: 유량조정조 34: 폐수공급펌프
35: 폐수예열 및 공급장치 40: 농축수 경화방지장치
41: 감압증발관 42: 증발관 폐수유입부
43: 농축수 유도관 44: 농축수 순환펌프
45: 농축수 밸브 46: 증기압축펌프
47: 케이크화 또는 퇴비화 48: 방류 및 재활용수
49: 증기 유출부
50: 고성능 감압응축장치 및 미스트 분리 데미스터
52: 진공펌프 56: 냉각탑
57: 모터 58: 냉각팬
59: 냉각수 60: 증기온수 유입부
61: 증기온수 유출부
본 고안의 상기 목적은 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치와 유체역학적 고속회전 와류발생장치로 열교환관벽과 세정용 유동구의 충돌확률을 높여 열교환관 내부 관벽에 형성되는 스케일을 최소화하여 열전달효율을 극대화하기 위한 것이며, 고농도 폐수원수에 포함된 고형물을 효과적으로 제거하는 진동스크린의 동작성능을 향상하기 위해 진동스크린 유량조정 공급장치로 폐수원수의 공급유량을 최적조건으로 제어하기 위한 것이다. 또한, 농축수 경화방지 장치로 증발관 하부의 농축수가 시간이 경과함에 따라 경화되는 것을 방지하여 고농도 농축수의 배출을 용이하게 하기 위한 것이다.
본 고안의 상기 목적과 그에 따른 작용 효과에 관한 사항을 도면을 통하여 살펴보기로 한다.
도 1 및 도 2와 같이 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치(1)의 유입부(2)에 세정구와 폐수가 유입되면 세정구는 수직원주형 분리망(3)과 충돌하여 중력과 압력차에 의해 세정구 유출부(7)로 하강하여 세정구 취입부(8)로 이동하고, 폐수는 감압증발관(41) 외부로 순환하고, 분리망(3)을 통과하여 폐수유출구(4)를 지나 증발관의 고온폐수 유입구(5)를 통해 고온폐수 분사기(14)에서 증발관 내로고속분사된다. 감압상태의 증발관(41)에서 증발된 고온증기는 증기유출구(49)를 통해 증기압축펌프(46)에서 승온되고, 열교환관의 증기온수 유입부(60)로 들어가 증기온수통과관(17)에서 폐수 및 세정구 통과관의 온도를 높여주고, 증기온수 유출부 (61)를 통해 다음 단으로 이동한다. 즉, 상기 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치(1)의 고안은 종래의 세정용 유동구가 없는 열교환기는 열교환관 벽에 생성되는 스케일 때문에 열교환 성능이 떨어져 주기적으로 교체하거나 청소하여 해결하였으며, 내부순환형 세정용 유동구 사용 열교환기도 세정구의 세정능력이 낮아 성능이 떨어진 문제점을 개선한 특징이 있다.
도 1 및 도 3의 고속회전와류 발생장치(9)와 같이 증발관 내의 폐수는 순환펌프(18)를 통해 고속으로 이송되어 세정구 취입부(8)에서 세정구와 섞여 열교환관의 유입부(12)로 이동한다. 상기 폐수는 열교환관 내의 4선식 고정날개를 가진 싸이클론장치(13)와 유도관(15)에서 고속회전와류를 형성하고, 폐수세정구 통과관 (16)에서 열전달에 의해 승온되고, 고속회전와류에 의해 세정구와 관벽이 높은 확률로 충돌하여 통과관(16) 벽에 부착된 스케일을 연속적으로 제거하여 열교환관의 열전달효율을 좋게 하고, 후반부 유도관(15) 및 싸이클론(13)을 통하여 폐수세정구 유출구(19)로 배출된다. 감압증발관(41)의 폐수는 열교환관(11), 세정구 분리장치 (1) 및 감압증발관(41)으로 계속 순환하여 폐수의 온도를 상승시켜 반복적으로 감압증발한다. 상기 증발된 증기는 증기유출부(49)로 나가 증기압축펌프(46)에서 승온되어 열교환관(11)의 증기온수유입부(60)로 들어가 열교환관(11)의 온도를 높여준다. 즉, 상기 고속회전와류 발생장치(9)의 고안은 종래의 열교환기에서는 유입분배부가 유체역학적으로 단순한 구조로 되어있어 중심부와 변두리부의 열교환관 간에 불균형된 유속과 직선형 유도관으로 유체의 흐름이 원활하지 못한 문제점을 개선한 특징이 있다.
도 4의 진동스크린 유량조정 공급장치(20)에서는 고농도폐수 원수조(23)에서 원수펌프(25)로 진동스크린(22)에 폐수를 공급할 때 진동스크린(22)의 처리능력보다 과부족 상태의 폐수를 공급하게 되면 진동스크린(22)의 수명이 짧아지거나 처리효율이 떨어지게 된다. 따라서, 본 고안에서는 도 3과 같이 유량제어부(24)를 설치하여 진동스크린(22)의 최적조건에 맞는 유량을 공급하도록 하였다. 즉, 하부 유출구(21)의 크기를 조절하여 최적유량을 맞추고, 잉여 유량은 원수조(23)로 되돌아 가도록 고안하였다. 즉, 상기 진동스크린 유량조정 공급장치(20)의 고안은 종래의 폐수 원수조에서 원수펌프로 진동스크린에 폐수를 공급할 때 진동스크린의 처리능력보다 과부족 상태의 폐수를 공급하게 되면 진동스크린의 수명이 짧아지거나 처리효율이 떨어진 문제점을 개선한 특징이 있다.
도 4의 폐수예열 공급장치(30)에서는 진동스크린(22)을 통과한 여액을 유량조정조(33)에서 폐수공급펌프(35)로 폐수예열 공급장치(30)에 보낸다. 상기 폐수예열 공급장치(30)는 외부전원(31)을 사용하여 감압증발관(41)의 최적증발 온도조건에 맞도록 폐수의 온도를 상승시키고, 증발량과 농축수 배출량 만큼 환산하여 일정주기로 폐수유입밸브(32)를 제어하여 증발관 폐수유입부(42)를 통하여 폐수의 정량을 증발관(41)으로 투입하고, 폐수유입밸브(32)가 닫혀 있는 동안 잉여폐수는 유량조정조(33)로 되돌아 가도록 고안하였다. 즉, 상기 폐수예열 공급장치(30)는 종래의 장치에서는 고온증기를 폐수에 혼합하여 폐수를 증발시키거나 열교환관의 고온증기용으로 별도의 스팀보일러를 설치해야 하고, 처리수가 스팀량 만큼 증가되는 문제점을 개선한 특징이 있다.
도 4의 농축수 경화방지장치(40)는 감압증발관(41)에서 고농도 폐수의 수분이 증발하여 농축된 농축수는 농축수 유도관(43) 아래에서 장시간 정체되어 있으면 굳어져 배출이 곤란하므로 농축수 순환펌프(44)로 연속적으로 농축수를 순환시켜 농축수의 굳어짐을 방지하고, 농축수의 생성량 만큼 환산하여 주기적으로 농축수밸브 (45)를 열어 농축수 저장조(46)로 농축수를 배출하도록 고안하였으며, 케이크화 또는 퇴비화(47)하여 처리한다. 즉, 상기 농축수 경화방지장치(40)는 종래의 장치에서는 감압증발관에서 고농도 폐수의 수분이 증발하여 농축된 농축수는 감압증발관내에 장시간 정체되면 굳어져 처리가 곤란하여 고성능 슬러지 이송펌프를 사용해야 하는 문제점을 개선한 특징이 있다.
도 4의 고성능 감압응축장치 및 미스트 분리 데미스터(50)에서 보는 바와 같이 증발된 수증기에 포함된 미스트 즉 미세부유입자들은 데미스터(47)에서 제거되고, 증기 유출구(49)를 통해 증기응축펌프(46)에서 압축하여 승온되고, 열교환관 (11)의 증기온수 유입부(60)로 투입되어 열교환관(11)의 온도를 높이고, 증기온수유출부(61)에서 나와 진공펌프(52)를 거쳐 냉각탑(56)에서 모터(57)로 회전하는 냉각팬(58) 앞으로 분사되어 냉각된다. 상기 냉각수의 일부는 펌프 및 회전기의 냉각수 (59)로 순환되고, 나머지는 방류 및 재활용수(48)로 이용된다.
따라서, 본 고안의 감압증발 고농도 폐수처리장치는 다각적인 요소에서 감압증발 처리장치의 효율을 극대화시킴으로써 운전비가 저렴하여 경제적인 측면에서도 절감효과가 크며, 기술적인 측면에서도 무인 자동화가 가능하다. 또한, 종래기술의 다음과 같은 단점을 극복할 수 있는 장점을 가지고 있다.
첫째, 종래의 화학적 및 생물학적 처리가 곤란한 고농도 폐수의 처리에 적용할 수 있는 물리적 처리방법이다.
둘째, 화학처리용 약품비가 전혀 안든다.
셋째, 넓은 생물처리부지가 필요없다.

Claims (11)

  1. 폐수처리장치에 있어서,
    유입부(2)에 유입된 세정구와 폐수를 분리하여 세정구는 세정구 취입부(8)로 이동시키고, 폐수는 증발관의 고온폐수 유입구(5)로 이동하도록 하는 외부순환형 열교환관 세정용 유동구 분리장치(1);
    증발관 내의 폐수는 열교환관의 유입부(12)로 이동하고, 싸이클론장치(13)와 유도관(15)에서 고속회전와류를 형성하고, 폐수세정구 통과관(16)에서 열전달에 의해 승온되고, 통과관(16) 벽에 부착된 스케일을 연속적으로 제거하며, 폐수세정구 유출구(19)로 배출하도록 하는 고속회전와류 발생장치(9);
    고농도폐수 원수조(23)에서 원수펌프(25)로 진동스크린(22)에 폐수를 공급하도록 하는 진동스크린 유량조정 공급장치(20);
    외부전원(31)을 사용하여 폐수의 온도를 상승시키고, 증발량과 농축수 배출량 만큼 환산하여 일정주기로 폐수유입밸브(32)를 제어하여 폐수의 정량을 증발관 (41)으로 투입하고, 폐수유입밸브(32)가 닫혀 있는 동안 잉여폐수는 유량조정조 (33)로 되돌아 가도록 하는 폐수예열 공급장치(30);
    연속적으로 농축수를 순환시켜 농축수의 굳어짐을 방지하고, 농축수 저장조 (46)로 농축수를 배출하도록 하며, 케이크화 또는 퇴비화(47)하여 처리하도록 하는 농축수 경화방지장치(40); 및
    미세부유입자들은 데미스터(47)에서 제거되고, 증기 유출구(49)를 통해 증기응축펌프(46)에서 압축하여 승온되고, 열교환관(11)의 증기온수 유입부(60)로 투입되어 증기온수 유출부(61)에서 나와 진공펌프(52)를 거쳐 냉각탑(56)에서 모터 (57)로 회전하는 냉각팬(58) 앞으로 분사되어 냉각되며, 냉각수의 일부는 펌프 및 회전기의 냉각수(59)로 순환되고, 나머지는 방류 및 재활용수(48)로 이용되도록 하는 고성능 감압응축장치 및 미스트 분리 데미스터(50)
    를 구비함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정구는 수직원주형 분리망(3)과 충돌하여 중력과 압력차에 의해 세정구 유출부(7)로 하강하여 상기 세정구 취입부(8)로 이동함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐수는 감압증발관(41) 외부로 순환하고, 분리망(3)을 통과하여 폐수유출구(4)를 지나 상기 증발관의 고온폐수 유입구(5)로 이동함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발관 내의 폐수는 순환펌프(18)를 통해 고속으로 이송되어 세정구 취입부(8)에서 세정구와 섞여 열교환관의 유입부(12)로 이동함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐수는 고속회전와류에 의해 세정구와 관벽이 높은 확률로 충돌하여 상기 통과관(16) 벽에 부착된 스케일을 연속적으로 제거함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐수는 후반부 유도관(15) 및 싸이클론(13)을 통하여 상기 폐수세정구 유출구(19)로 배출됨을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동스크린(22)에 공급되는 폐수는 유량제어부(24)를 설치하여 진동스크린(22)의 최적조건에 맞는 유량이 공급되도록 함을 특징으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도는 감압증발관(41)의 최적증발 온도조건에 맞도록 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발관(41)으로 투입되는 폐수의 정량은 증발관 폐수유입부(42)를 통하여 투입되도록 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축수의 연속적인 순환은 농축수 순환펌프(44)를 수단으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축수의 저장조(46)로 농축수를 배출함은 농축수의 생성량 만큼 환산하여 주기적으로 여는 농축수밸브(45)를 수단으로 하는 감압증발 고농도 폐수처리장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102253752B1 (ko) * 2020-07-24 2021-05-20 (주)월드에너지 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치
CN116040717A (zh) * 2022-11-30 2023-05-02 江阴市江中设备制造有限公司 一种mvr蒸发结晶器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102253752B1 (ko) * 2020-07-24 2021-05-20 (주)월드에너지 안정적 수위 유지가 가능한 진공 증발 농축장치
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