KR100374008B1 - 악취 및 휘발성 유기화합물 함유 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등의 재생 및 분리 회수 방법 - Google Patents

악취 및 휘발성 유기화합물 함유 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등의 재생 및 분리 회수 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경공학 분야 중 대기오염 방지, 폐수 처리, 폐기물 처리 분야에 동시에 관여된 분야로서 세부 분야는 대기 오염 방지 중 악취 및 VOCs(Volatile Organic Compounds ; 휘발성 유기 화합물)처리에 사용된 폐 흡수액, 폐 흡수유, 악취 및 VOCs 물질을 함유하는 폐수 및 회수 가능한 유용한 물질을 함유하는 폐 유기용제 중에 포함된 유용한 물질을 분리 회수하여 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등(이하 폐액)을 재생하는 방법에 해당하는 것이다.
본 발명의 목적은 기존의 폐수 및 폐 흡수액에 포함된 악취 및 VOCs 물질 및 폐 유기용제에 포함된 유용한 유기용제를 경제적이고 안전한 방법으로 유용한 물질로 회수하고 폐액은 재생하여 현장에서 연속적으로 재사용 할 수 있도록 하는 방법을 개발하는데 그 목적이 있다.
이를 위한 방법 및 장치는 진공 및 가온 가능한 구조의 병렬로 연결된 1기 이상의 진공가온폐액재생탱크(14)에 이를 감압 및 가온하여 분리 기화시키기 위한 오일리스 진공펌프(1, 43)와 기화된 물질을 액상으로 회수하기 위한 가압응축회수기(25) 또는 고압 응축 회수하기 위한 가압응축탱크(35)를 부착하는 것이다.
본 발명은 피흡수물질이 흡수된 흡수제를 진공가온폐액재생탱크(14)에 회분식으로 도입하고 폐액에 흡수된 피 흡수물질을 발화점이하의 범위에서 승온하고 동시에 비등점이하로 감압하여 피 흡수물질 및 유기용제 등을 기화시켜 흡수제와 분리하고 흡수제는 재생한다. 아울러 기화된 피 흡수물질 및 유기용제는 물성에 따라 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)를 이용하여 상온에서, 약간의 압력으로 액상으로 회수할 수 있는 효과가 있다.

Description

악취 및 휘발성 유기화합물 함유 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등의 재생 및 분리 회수 방법{A method for regeneration and separate recovery of waste water, waste absorbent, waste absorbent oil and waste organic solvent etc. which have been involved odor and VOCs.}
본 발명은 환경공학 분야 중 대기오염제어 분야 중 폐 흡수액, 폐 흡수유 및 폐수처리 방법 중 악취 및 VOCs 물질 함유 폐수 처리, 폐기물 처리 중 폐 유기용제를 분리 재생하는 방법에 관한 것이다.
종래의 기술로서는 대기 오염 제어 분야에서는 흡수법으로 악취나 VOCs가스를 처리할 경우에 발생되는 폐 흡수액의 경우 폐수 처리장으로 유입하여 화학적인 산화, 물리적인 처리 응축 침전 또는 부상분리, 생물학적인 처리 방법 등을 사용하고 있고, 폐 흡수유는 적절한 폐액의 현장 처리 방법이 개발되지 않아 적용되지 못하고 있다.
폐수 중에 포함된 악취 및 VOCs 유발물질은 현재 폐수 처리장을 밀폐하고 폐수처리장 상부에 후드를 이용하여 포집한 가스는 활성탄 기존의 악취 및 VOCs 처리 방법으로 처리하고 있는 실정에 있다.
폐 유기용제의 경우에는 폐기물 중간 처리 업체에서 수거하여 분별 증류하여 유기용제는 회수하고 슬럿지는 따로 처분하고 있다.
종래 악취 및 VOCs 함유 흡수액 처리 방법의 단점은
① 저 용해도에 대부분의 물질이 물리적으로 용해된 상태이므로 처리 도중에 상당량의 피 흡수 물질이 탈기되어 대기 중으로 다시 배출되며
② 아울러 기존 폐수 처리장이 없는 경우 따로 폐수 처리장을 만들어 가동해야 하고
③ 폐 흡수액 중에 포함된 유용한 원료 물질을 처리하여 경제적인 손실 및 슬럿지 형태의 폐기물 처리비용이 추가된다는 것에 있다.
흡수유를 이용하여 배기가스 중에 오염물질을 처리하는 경우 폐 흡수유는 정유공장으로 이송하여 재 증류하거나 폐기물로 처리하여야 하는 단점이 있다.
폐수 중에 포함된 악취 및 VOCs 물질은 폐수 발생부터 처리가 종료되는 시점까지 물질의 운전 조건에서의 증기압만큼 대기 중으로 배출은 하고 있는데 기존의 방법은 폐수 처리장 전체를 덮개를 씌워 배기 가스를 포집하여 기존의 대기 오염 처리 방법으로 처리하고 있다. 그 결과 고 비용의 덮개 및 방지 시설 설치 유지 관리비용이 소모되고 있다.
폐 유기용제 등은 액상의 폐기물로 수집하여 액상폐기물 소각로에서 소각하거나 또는 폐기물 소각로의 보조 연료로 사용하기도 하고 일부는 수거하여 분별 증류하여 다시 신나 등으로 회수 재사용 하기도 한다. 이 경우 소각하는 방법은 폐 유기용제에 포함된 유용한 원료인 톨루엔, 자일렌, 이소프로필 알코올 등을 단순한 열원으로 사용한다는 단점이 있고, 수거 재생하는 방법은 수거시 각종물질의 혼합에 따른 순도의 저하 및 회수과정에서 고온으로 분별 증류를 하여 안전성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 목적은 종래의 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제의 처리 방법을 개선하여 악취 및 VOCs 처리의 새로운 장을 만들기 위하여
① 악취 및 VOCs 물질이 용해된 폐수 및 폐 흡수액을 현장에서 간단하게 처리하여 그 속에 포함된 악취 및 VOCs 원인 물질을 제거 및 회수하여 폐수는 악취 및 VOCs 처리가 배제된 본 폐수 처리 공정으로, 폐 흡수액은 재사용 할 수 있게 하고
② 악취 및 VOCs를 처리하기 위하여 흡수액 대신 흡수유를 사용하는 경우 발생 폐 흡수유를 정유공정, 재생공장 및 액상의 폐기물로 보내는 대신 현장에서 간단히 재생하여 흡수유의 연속 사용이 가능하게 하고 아울러 유용한 물질을 회수하여 경제성을 높이고.
③ 폐 유기용제의 경우 진공 압력 조절에 의한 비등점 조절로 저온에서 간단히 현장 분리 재생하여 재사용 함으로서 자원 회수의 효율을 높이는데 있다.
④ 이 경우 폐액 속에 포함된 물질을 물성에 따라 종류별로 회수할 수 있어 원료를 저감할 수 있고
⑤ 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등의 2차 오염문제가 발생하지 않으며
⑥ 기존의 방법 보다 설치비, 유지관리비, 편의성 등에 있어 경제적인 비교 우위를 확보할 수 있는
⑦ 악취 및 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)을 함유한 폐액에서 유용한 물질을 분리 회수하고 폐액을 재생할 수 있는 이상적인 악취 및 VOCs의 처리방법을 제공하는데 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 폐액의 연속 재생 및 피 흡수 물질의 분리 회수 방법의 대표적인 처리 공정 및 장치도로서 폐액속에 포함된 피흡수물질을 분리 회수하고 아울러 폐액을 재생하기 위하여 진공가온폐액재생탱크(14), 오일리스 진공펌프(1,43), 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)로 구성된 장치 구성도 및 각각의 세부 장치도
도 2 는 도 1 의 저압으로 가압하는 가압응축회수기(25)를 대신하는 중압으로 운전하는 가압응축탱크(35)의 장치도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 오일리스 진공펌프 2 : 폐액 이송펌프
3 : 압력 조절용 솔레노이드 밸브 4 : 체크 밸브
5 : 솔레노이드 밸브 6 : 교반기 및 교반 모터
7 : 솔레노이드 밸브 8 : 레벨 게이지
9 : 디지털 진공 게이지 10 : 폐액 유입
11 : 유랑 조절 밸브 12 : 가열용 히터
13 : 온도 센서 14 : 진공가온 폐액재생탱크
15 : 가온용 열교환기 16 : 솔레노이드 밸브
17 : 처리 폐액 유출 18 : 플로우 센서
19 : 압력 조절 밸브 20 : 냉각수 순환 펌프
21 : 폐액 유출 펌프 22 : 신수 공급
23 : 압력조절 밸브 24 : 미응축 가스 출구
25 : 가압 응축 회수기 26 : 콘트롤 패널
27 : 온도센서 28 : 회수액 저장 탱크
29 : 압력 조절 밸브 30 : 미 회수 가스 출구
31 : 압력 조절 밸브 32 : 레벨 게이지
33 : 디지털진공게이지 34 : 냉각수 유출구
35 : 가압 응축 탱크 36 : 냉각용 열교환기
37 : 레벨 게이지 38 : 냉각수 유입구
39 : 솔레노이드 밸브 40 : 플로우 센서
41 : 회수액 출구 42 : 감압 회수된 악취 및 VOCs
43 : 오일리스 진공펌프
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 처리 공정 및 장치도로서 악취 및 VOCs 함유 폐액의 연속 재생 및 피 흡수물질을 분리 회수하기 위하여 공정 구성은 진공가온 폐액재생탱크(14), 오일리스진공펌프(1,43), 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)로 구성된다.
구체적인 내용은 도 1에서 진공가온 폐액재생탱크(14)를 고진공 및 가온 할 수 있는 구조로 1기 이상을 병렬로 연결 설치하고 폐액을 순차적으로 진공가온 폐액재생탱크(14)로 이송한 후 회수 하고자 하는 물질의 종류에 따라 적정 진공으로 오일리스진공펌프(1,43)를 이용하여 감압하고, 동시에 기화한 가스의 응축시 발생하는 응축열을 회수하고 필요시 라인을 가열용히타(12)로 추가로 가온하여 피 흡수물질을 기화시켜 흡수액과 분리 회수하고 흡수제는 재생하여 재사용할 수 있도록 하는 것이다.
아울러 분리된 가스상의 피 흡수 물질을 오일리스 진공펌프(1, 43) 후단에 연결 설치된 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)에서 후단에 설치된 압력 조절밸브(23, 29, 31)를 이용하여 응축기 내부의 압력을 대기압 이상으로 유지한다. 이때 발생하는 응측열은 열교환기를 이용하여 냉각시켜주고 이 열은 진공가온 폐액재생탱크(14)에서 피 흡수물질의 기화시 필요한 기화열로 보충한다. 이 경우 상온 상압 이상의 조건을 형성할 수 있으므로 피 흡수물질은 액상을 회수할 수 있다.
각각의 세부 장치는 진공가온 폐액재생탱크(14)의 구성은 폐액유입(10)구 에서 폐액을 압력조절을 위한 솔레노이드밸브(3)를 개방한 상태에서 폐액이송펌프(2)를 이용하여 각각의 진공가온 폐액재생탱크(14)에 솔레노이드밸브(5)개방하고 레벨 게이지(8)를 이용하여 순차적으로 이송한다.
이송이 완료되면 폐액 입·출구의 솔레노이드 밸브(5,16)와 압력조절용 솔레노이드 밸브(3)를 밀폐하고 체크밸브(4)와 솔레노이드 밸브(7)를 개방한 상태에서 오일리스 진공 펌프(1, 43)를 이용하고 디지털 진공게이지(9)로 압력을 조절하면서 진공가온 폐액재생탱크(14) 내부를 적정 진공도까지 감압한다. 동시에 가압 응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)에서 발산하는 응축열을 주 열원으로 하고 보조 열원으로서 냉각수 또는 열 유체,냉매를 가온하기 위한 가열용히타(12)를 이용하여 가온한 열 유체를 이용하여 진공가온 폐액재생탱크(14) 내부에서 피흡착물질의 기화시 기화열에 의한 내부 온도 하강을 방지하기 가온용 열교환기(15)를 설치하여 온도를 승온 또는 현 상태로 유지하여 폐액 중에 포함된 물질의 비등점 이상으로 하여 폐액 중에 포함된 물질을 진공 증발 시켜 회수한다. 이때의 열 유체의 온도 조절은 온도센서(13)와 냉각수순환펌프(20)에 의하여 조절하고 비등을 촉진하기 위하여 각각의 탱크에 교반기 및 교반 모터(6)를 장착한다.
재생 및 회수가 끝나 재생된 폐액은 내부의 압력 조절을 위하여 압력 조절밸브(3)를 열고 솔레노이드 밸브(16)와 라인 플로우 센서(18), 폐액유출펌프(21)에 의하여 흡수탑, 흡유탑(Oil scrubber), 폐수 처리장 등으로 이송된다.
본 재생 탱크에 상기 장치의 전부 또는 일부를 설치하고 이들을 컨트롤 판넬에서 자동으로 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
탈착된 물질을 분리 회수하는 방법은 오일리스 진공 펌프(1, 43)를 설치하여 회수된 물질을 압력 조절밸브(23, 29, 31)를 이용하여 상압 또는 가압하여 응축기(25) 또는 가압 응축 탱크(35)로 회수한다.
이때 발생하는 응축열은 냉각수, 열 유체 또는 냉매를 공급 및 순환하는 순환펌프(20), 압력조절밸브(19), 신수공급라인(22) 및 가압응축회수기(25) 또는 냉각용 열교환기(36)가 부착된 가압 응축 탱크(35)를 이용하여 냉각하고, 이때 미 응축된 가스는 압력조절밸브(23, 29, 31)를 통하여 대기 오염 방지시설 유입구로 반송되어 재처리시킨다.안전 운전 및 회수 물질의 적정 제어를 위하여 압력조절밸브(23)를 가압응축회수기(25)에 설치하고, 가압 응축 탱크(35)에는 미응축 가스 재순환 및 가압 회수율 조절을 위한 압력조절밸브(29, 31), 안전 운전을 위한 디지털 압력게이지(33), 회수액의 적정 배출을 위한 레벨 게이지(32), 솔레노이드 밸브(39), 플로우 센서(40)를 각각 부착한다. 상기의 센서 및 장치들을 전부 또는 일부를 설치하고 이들의 컨트롤 판넬에서 자동 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.폐 유기용제 중 유용한 용제 성분을 비등점별로 분리 회수하기 위해서는 도달 진공도를 디지털 진공게이지(9)로, 내부 온도는 온도센서(8) 및 가열용 히터(12)를 이용하여 순차적으로 조절하여 목적 성분의 물성에 따라 진공도 및 온도를 조절하면서 저비점 물질에서부터 고비점 물질까지 각각 순차적으로 기화시켜 분리하고 분리된 물질을 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35) 장치에 의하여 응축 회수할 수도 있다. 이 경우 폐 유기용제의 용제 성분별 분리 회수가 가능할 것이다.
본 발명의 장점은 기존 대기오염 방지시설 중 흡수에 의한 처리 방법에서 배출되는 폐 흡수액에 적용할 경우 기존의 폐수 처리 과정에서 다시 증발 배출되는 악취 및 VOCs 배출량을 99% 이상 저감할 수 있고 아울러 배기가스 중에 포함된 물질 중 흡수액에 흡수된 물질의 거의 대부분을 액상인 상태로 회수하여 원료로 재사용이 가능하여 경제성을 한층 높일 수 있다는 점이다.
본 발명의 처리 방법은 아울러 액상의 고분자 고비점의 탄화수소 물질에 저분자의 저비점의 악취 및 VOCs 물질을 흡수시키는 방법(Oil scrubber)을 개발 및 현장 적용이 가능케 하며 이 경우에 발생되는 폐 흡수유 중 악취 및 VOCs를 진공 가온 증발하여 분리한 후 응축하여 회수하고 흡수유는 재생하여 방지시설로 재순환 할 수 있는 장점을 갖고 있다.
악취 및 VOCs 물질을 함유한 폐수 처리장에 적용할 경우 폐수 처리장에 전처리 시설로 본 장치를 설치하여 원폐수 중에 포함된 악취 및 VOCs 물질을 진공 가온 증발하여 분리 회수함으로서 향후 폐수 처리장에서 발생 배출되는 악취 및 VOCs 배출량을 획기적으로 저감할 수 있고 아울러 기존 폐수 처리장의 덮개 및 후드 닥트공사, 대기 오염 방지 시설이 필요 없도록 할 수 있다.
폐 유기용제에 적용할 경우 불순물을 제외하고 유기용제만 상온에서 진공 증발 농축하여 회수하여 원료로 재 사용함으로서 원료 절약 및 폐기물 발생 저감 등의 동시 효과를 볼 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 적용 시설로는 악취 및 VOCs를 수용액 상태로 흡수 처리하는 과정에서 발생 배출되는 폐 흡수액의 현장 재생 시설, 고분자 액상 탄화수소 류 에 저분자의 악취 및 VOCs를 흡수시키는 방법의 개발 및 적용이 가능케 하며 이 경우 현장에서 흡수액은 재생하여 재순환할 수 있고 배기가스 중에 포함된 악취 및 VOCs 물질은 액상으로 회수가 가능해 진다.
폐수 처리장에 적용하는 경우 유입 상태에서 악취 및 VOCs를 배출하는 모든 폐수 처리장에 전처리 시설로 적용하여 후단의 대기오염 방지시설 설치를 대신할 수 있다. 폐 유기용제 발생 시설에 적용하여 폐 유기용제에 포함된 유기용제는 회수 재사용하고 불순물을 슬럿지로 배출할 수 있다.

Claims (8)

  1. 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)을 함유한 폐흡수액, 폐수, 폐흡수유(이하 폐액)을 처리하기 위하여 진공가온 폐액재생탱크(14), 오일리스진공펌프(1,43)에 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)를 순차적으로 연속 설치하고, 진공가온 폐액재생탱크(14)에서 필요한 기화열 및 가압응축회수기(25) 및 가압응축탱크(35)에서 발생하는 응축열을 상호 열교환하여 필요한 에너지를 최소화하면서 폐액을 재생하고 피 흡수물질을 회수하는 악취 및 휘발성 유기 화합물 함유 폐수, 폐 흡수액, 폐 흡수유, 폐 유기용제 등의 재생 및 분리 회수 방법.
  2. 제 1 항에서, 폐액을 현장에서 재생하기 위하여 진공가온 폐액재생탱크(14)를 병렬로 설치하고 폐액을 회분식으로 넣고 오일리스 진공펌프(1, 43)를 이용하여 0∼70Torr의 진공으로 감압하여 폐액 중에 포함된 악취 및 VOCs 물질을 기화시켜 분리하고 폐액은 재생하는 것을 특징으로 하는 폐액의 재생 및 분리회수 방법.
  3. 제 1 항에서, 진공가온 폐액재생탱크(14)에서 내부 피흡수물질의 기화시 필요한 기화열을 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35)에서 기화된 피흡수 물질의 응축시 발생하는 응축열을 주열원으로 하고 필요시 가열용히터(12)을 이용하여 추가 가열하여 진공가온 폐액재생탱크(14)를 상온-200℃사이로 유지하여 폐액 중에 포함된 악취 및 VOCs 물질을 기화시켜 분리하고 폐액은 재생하는 것을 특징으로 하는 폐액의 재생 및 분리회수 방법.
  4. 진공가온 폐액재생탱크(14)에서 기화하여 분리된 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs, Volatile Organics Carbons)을 회수하기 위하여 오일리스 진공 펌프(1, 43)의 후단에 압력 조절 밸브(23, 29, 31) 가 부착된 가압 응축 회수기(25) 또는 가압 응축 탱크(35)를 설치하여 가압응축 회수기(25)의 경우 상압에서 0.1기압사이에서, 가압응축탱크(35)는 상압에서 1기압의 범위내에서 운전하여 피 흡수물질을 액상으로 응축 회수하는 방법.
  5. 제 4 항에서, 가압 응축회수기(25) 또는 가압 응축 탱크(35)에서 피 흡수물질이 응축시 발생하는 응축열은 진공 가온 폐액 재생 탱크(14)에서 기화시의 기화열과 열 교환하여 냉각시키고, 미 응축가스는 폐액을 발생시키는 대기오염 방지시설의 전단에 연결하여 재처리하는 것을 특징으로 하는 악취 및 VOC 물질등 피 흡수물질을 액상으로 응축 회수하는 방법.
  6. 폐 유기용제 중 유용한 용제 성분을 비등점별로 분리 회수하기 위하여 도달 진공도는 디지털 진공게이지(9)로, 내부 온도는 온도센서(8) 및 가열용 히터(12)를 이용하여 순차적으로 조절하여 목적 성분을 저 비점 물질에서부터 고비점 물질까지 각각 순차적으로 분리하고 분리된 물질을 가압응축회수기(25) 또는 가압응축탱크(35) 장치에 의하여 응축 회수하는 것을 특징으로 하는 폐 유기용제의 용제 성분별 분리 회수 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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