KR102361564B1

KR102361564B1 - 제염장치 및 이를 이용한 제염방법

Info

Publication number: KR102361564B1
Application number: KR1020210024282A
Authority: KR
Inventors: 이정현; 차정엽; 김기철; 박주현; 이승현; 조혜민
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2022-02-14

Abstract

본 발명에 따른 제염장치는, 제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기; 제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부; 상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부; 및 상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프를 포함한다.

Description

제염장치 및 이를 이용한 제염방법 {DECONTAMINATION APPARATUS AND DECONTAMINATION METHOD USING SAME}

본 발명은 모듈화된 제염장치와 이를 이용한 제염방법에 관한 것이다.

방사성 물질은 발전, 의료, 비파괴검사 등 생활 전반의 다양한 분야에서 사용되고 있다. 원자력발전소는 방사성 물질의 핵분열을 이용하여 전력을 생산하며, 1970년대부터 우리나라 전력생산의 중요한 부분을 차지했다. 최근 설계 수명이 다한 원자력발전소는 가동연장 없이 해체될 예정이다. 해체예정 발전소의 계통(system) 내에는 핵분열 이후 생긴 방사성 동위원소가 침적 및 방사화 형태로 오염되어 있어, 해체 작업자의 피폭 우려가 있다. 방사성 오염물 제거를 위해, 발전소 계통을 구성하는 기기에 대한 제염을 수행함으로써, 작업자의 피폭선량을 감소시킬 수 있다.

일반적으로 계통을 구성하는 기기들의 제염을 위해서, 계통을 구성하는 기기를 각각 분리하여 기기제염하는 방식이 사용되었다. 기기제염은 제염을 실시하는 물질이 담긴 제염조에 제염대상물을 넣어 제염을 실시한 후, 제염대상물을 제염조로부터 빼내는 방식으로 이루어질 수 있다. 따라서 제염조의 크기에 맞게 제염대상물을 절단 및 가공하는 전처리작업이 선행되어야 했다. 전처리 작업 실시 시에는, 방사능에 의해 오염된 금속을 가공하는 과정에서 방사성 입자를 포함한 액체와 기체 등이 발생할 수 있어, 피폭 방지를 위한 엄격한 작업환경이 요구된다. 따라서 기기제염을 실시한다 하여도, 결과적으로 작업자의 작업부담을 큰 폭으로 낮추기는 어렵다는 문제가 있다. 따라서 이러한 기기제염 수행을 위해서 우선적으로 계통을 전체적으로 제염해 피폭량을 감소시킨 후 기기제염을 진행할 필요가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제염대상물의 가공이 필요없는 계통제염을 수행할 수 있는 제염장치와 이를 이용한 제염방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 제염장치는, 제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기; 제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부; 상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부; 상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프; 및 상기 약품주입부로부터 전달받은 상기 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체를 분리해 얻어지는 액체를 상기 승압펌프로 전달하는 서지탱크를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 제염방법은, 제염대상으로부터 배출된 추출수에 대한 여과작업을 실시하는 단계; 제염용 약품을 여과된 추출수에 주입하는 단계; 상기 제염용 약품을 상기 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체와 액체를 분리하는 단계; 상기 제염용 약품을 상기 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체를 분리해 얻어지는 액체를 승압하여 제염대상으로 재주입하는 단계를 포함한다.

이에 따라, 제염대상물의 과도한 가공 없이도 계통에 대한 충분한 제염이 수행될 수 있다.

제염장치의 각 구성요소들이 모듈화되어, 다양한 노형을 가지는 원자력발전소에서도 용이하게 구조를 변경하여 제염을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제염장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제염장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제염장치를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제염장치를 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제염장치(1)를 나타낸 개념도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 제염장치(1)는, 제염대상(S)에 연결되며, 여과기(10), 약품제조부(11), 약품주입부(12) 및 승압펌프(13)를 포함한다. 제염대상(S)은 발전소 1차 계통일 수 있다. 제염장치(1)는 제염대상(S)으로부터 추출수(letdown flow)를 전달받아 제염하여 제염대상(S)으로 돌려줄 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 제염장치(1)가 포함하는 각 구성요소들은, 누수 시의 오염물 확산을 방지하기 위해 트레이를 하측에 각각 가질 수 있다.

제염장치(1)는 감압장치(14)를 포함할 수 있다. 감압장치(14)는 여과기(10)가 전달받을 추출수의 압력을 강하하여 이후의 구성요소들의 운전압력 및 운전유량에 맞추도록 마련될 수 있다. 추출수가 감압됨에 따라 후단의 구성요소들의 부하를 줄여 누수 및 파열과 같은 사고를 방지할 수 있으며, 유기산 처리장치(17), 무기산 처리기(도 3의 381)와 같은 저압에서 사용될 수 있는 구성요소의 사용이 가능해진다. 따라서 제1 실시예에서, 감압장치(14)는 제염대상(S)으로부터 배출되는 추출수를 여과기(10)보다 먼저 전달받아 처리 후 처리된 추출수를 여과기(10)로 배출할 수 있다.

감압장치(14)는 밸브, 오리피스, 탱크 등을 포함하여, 유입된 추출수의 압력을 이후의 여과기(10) 등의 구성요소에서 사용할 수 있는 수준의 압력으로 낮출 수 있다. 감압장치(14)는 압력계, 차압계, 유량계 등의 제염 공정 조건을 확인할 수 있는 계측기를 포함하여, 정상적으로 전체 제염장치(1)가 작동하고 있는지를 작업자가 확인할 수 있도록 한다.

감압장치(14)는 2개로 구성되고, 각각 독립적으로 작동상태 또는 대기상태를 가질 수 있다. 감압장치(14)는 병렬로 연결될 수 있다. 따라서 어느 하나의 감압장치(14)가 작동하는 작동상태에 있어 추출수를 감압해 여과기(10)로 배출할 때, 다른 하나의 감압장치(14)는 대기상태에 있어 작동을 중단할 수 있다. 만약 계측기를 이용해 확인하였을 때 감압장치(14)가 비정상적으로 작동하는 경우에도 제염이 지속적으로 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

여과기(10)는 감압장치(14)와 연결될 수 있다. 여과기(10)는 제염대상(S)으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련된다. 여과기(10)가 사용될 수 있는 압력범위는 대기압부터 제염대상(S)의 압력까지일 수 있다. 여과기(10)는 여과를 위해 내산성 및 내식성 중 적어도 하나의 특징을 가지는 재질을 가지는 필터부재를 포함할 수 있다. 필터부재는 0.45㎛ 내지 100㎛의 직경을 가지는 입자성 물질을 98% 이상 제거할 수 있는 필터일 수 있다. 만약 금속성 필터부재를 사용할 경우, 역세정이 가능하여 폐기물의 저감이 가능하다. 역세정을 위해 물 또는 공기 등의 매질을 사용할 수 있다.

여과기(10)는 탈염기(15)와 연결되어 여과된 추출수를 탈염되도록 할 수 있다. 여과기(10)는 유기산 처리장치(17)와 더 연결되어, 여과된 추출수에 대해 탈염 대신 유기산 처리가 이루어지도록 할 수 있다. 여과기(10)는 서지탱크(16)와 바로 연결되어, 여과된 추출수를 바로 서지탱크(16)에 전달할 수도 있다.

유기산 처리장치(17)와 탈염기(15)는 여과기(10)에 의해 여과된 추출수가 탈염기(15)와 유기산 처리장치(17) 중 어느 하나로 선택적으로 전달되도록 여과기(10)에 연결될 수 있다. 여과기(10)는 서지탱크(16)와도 연결될 수 있으므로, 여과기(10)를 통과하는 추출수는 서지탱크(16), 탈염기(16) 및 유기산 처리장치(17) 중 어느 하나로 선택적으로 전달될 수 있다. 제염 과정에서는 여과기(10)에서 배출되는 추출수가 서지탱크(16)로 바로 전달될 수 있고, 폐액처리 과정에서는 여과기(10)에서 배출되는 추출수가 탈염기(16) 또는 유기산 처리장치(17)로 전달될 수 있다.

여과기(10)는 복수로 구성될 수 있고, 각각 독립적으로 작동상태 또는 대기상태를 가질 수 있다. 여과기(10)는 병렬로 연결될 수 있다. 따라서 어느 하나의 여과기(10)가 작동하는 작동상태에 있어 추출수를 여과할 때, 다른 하나의 여과기(10)는 대기상태에 있어 작동을 중단할 수 있다. 따라서 끊임 없는 계통제염이 수행될 수 있다.

약품제조부(11)는 제염을 위한 제염용 약품을 생성하는 장치이다. 약품제조부(11)는 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 제조하는 장치일 수 있다. 약품제조부(11)는 방사능 오염이 없는 비방사성구역에서 제염용 약품을 제조하여, 방사능 오염이 있는 방사성구역에 위치한 약품주입부(12)에 제염용 약품을 전달할 수 있다. 따라서 방사성폐기물의 발생량이 감소될 수 있다. 제염용 약품은 산화제와 환원제를 포함할 수 있다. 약품제조부(11)가 생성하는 환원제로는 유기산 또는 무기산이 있을 수 있는데, 본 발명의 제1 실시예에서는 환원제로 유기산이 사용될 수 있다.

약품제조부(11)는 제염용 약품과 제염용 약품을 생성할 재료가 담기는 제조탱크, 생성된 제염용 약품을 약품주입부(12)로 압송할 펌프, 제염용 약품에서 이온성 물질을 제거하는 탈염부재, 제염용 약품 제조 공정으로부터 각종 정보를 획득하여 표시하거나 작업자에게 전달하는 제조계측기를 포함할 수 있다.

약품주입부(12)는 약품제조부(11)에서 생성된 제염용 약품을 여과기(10)에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 장치이다. 제1 실시예에서 약품주입부(12)는 약품제조부(11)와 연결되어 제염용 약품을 전달받을 수 있고, 감압장치(14)가 사용되므로, 서지탱크(16) 또는 저압 배관과 연결되어 서지탱크(16) 또는 저압 배관에 도달한 추출수에 제염용 약품을 주입할 수 있다. 약품주입부(12)는 약품탱크를 포함하여 전달받은 제염용 약품을 저장할 수 있다. 약품주입부(12)는 제염용 약품 중 산화제를 먼저 투입하고, 환원제를 나중에 투입하여 산화제와 환원제를 반응시킴에 따라 산화제 및 환원제를 제거할 수 있다.

약품주입부(12)는 정량주입펌프를 포함하여, 소정의 양의 제염용 약품을 서지탱크(16)로 압송할 수 있다. 약품주입부(12)는 유량계를 포함하여 약품탱크가 포함한 제염용 약품의 유량 또는 정량주입펌프에 의해 배출되는 제염용 약품의 유량을 획득하여 표시하거나 작업자에게 전달할 수 있다. 약품주입부(12)가 사용 될 수 있는 압력범위는 대기압부터 제염대상(S)의 압력까지일 수 있다. 또는 약품주입부(12)는 후술할 승압펌프(13)의 모니터링 설비와 연결되어, 재주입될 추출수에 대한 정보를 기초로 약품주입량을 조절할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제염장치(1)는 폐액처리기를 포함할 수 있다. 폐액처리란 여과기(10)와 제염용 약품에 의한 추출수의 여과 및 제염 공정이 복수 회 반복되어 수행되어 충분히 계통제염이 이루어진 후, 잔여 제염용 약품을 제거하는 과정을 의미한다. 따라서 제염을 위해, 추출수는 여과기(10), 서지탱크(16), 승압펌프(13) 및 계통(S)으로 구성된 경로를 따라 복수 회 순환할 수 있고, 이후 방사선량이 소정의 수치 이하가 되는 등의 조건이 만족된 후 폐액처리기로 전달되어 폐액처리 될 수 있다.

폐액처리기로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제염장치(1)는 탈염기(15)를 포함할 수 있다. 탈염기(15)는 여과기(10)와 연결될 수 있다. 탈염기(15)는 제염이 수 차례 이루어진 후 제염대상으로부터 여과기(10)로 다시 전달된 뒤 여과기(10)에 의해 여과된 추출수가 포함하는 이온성 물질을 제거하여 승압펌프(13)로 전달하도록 마련된다.

탈염기(15)는 추출수가 통과할 때 이온성 물질을 제거하기 위해 수지를 사용할 수 있는데, 수지는 금속 및 방사성물질을 제거하는 양이온수지, 유기산 및 방사성물질을 제거하는 음이온수지 및 잔류물질을 제거하는 혼상이온수지를 포함하여 구성될 수 있다.

탈염기(15)는 복수로 구성될 수 있고, 각각 병렬로 연결될 수 있다. 소요량에 따라 탈염기(15)의 개수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.

탈염기(15)는 서지탱크(16)로 연결될 수 있고, 유기산 처리장치(17)와 더 연결될 수 있다. 따라서 탈염이 완료된 추출수를 서지탱크(16)로 보내거나, 유기산 처리장치(17)로 보내 더 처리되도록 할 수 있다.

탈염기(15)는 계통제염에 사용되는 구성요소 중 가장 높은 방사선량을 띌 수 있으므로, 원격으로 제어될 수 있도록 통신모듈을 포함할 수 있다. 통신모듈은 외부의 제어장치와 유선상으로 연결되거나 무선통신 가능하게 연결되어, 외부의 제어장치로부터 전달되는 제어신호에 의해 제어될 수 있다.

탈염기(15)는 원격 수지 교체장비, 원격으로 제어될 수 있는 밸브, 수지를 통과하는 유체의 이온 양을 전도도의 측정을 통해 확인하기 위한 전도도 계측기, 차압계, 유량계측기를 포함할 수 있다. 원격 수지 교체장비를 이용해 작업자는 이온성 물질의 제거에 사용된 수명이 다한 수지를 새 수지로 교체하거나, 자동으로 교체가 이루어질 수 있다. 차압계와 유량계측기로부터 얻은 정보가 작업자에게 전달되거나 원격 수지 교체장비에 전달되어, 작업자는 탈염기(15)가 포함한 밸브 등의 제어와 원격 수지 교체장비의 작동을 결정하고 제어할 수 있다. 예를 들어, pH나 방사선량이 기준값 이상일 경우, 수지를 교체하도록 원격 수지 교체장비가 프로그램 될 수 있다.

제염장치(1)는 폐액처리기로서 유기산 처리장치(17)를 포함할 수 있다. 유기산 처리장치(17)는 광펜톤반응을 이용하여 여과기(10)에 의해 여과된 추출수가 포함하는 유기산을 분해할 수 있다. 여기서 추출수가 포함하는 유기산은, 추출수에 가해진 제염용 약품 중 환원제로 사용된 유기산일 수 있다. 유기산 처리장치(17)는 서지탱크(16)와 연결될 수 있다. 유기산 처리장치(17)는 탈염기(15)와도 연결될 수 있다. 탈염기(15)에 의해 이온물질이 제거된 추출수 중 일부가 유기산 처리장치(17)로 전달되고 유기산 처리될 수 있다.

유기산 처리장치(17)는 광펜톤반응을 이용하므로, 과산화수소를 광분해하여 수산화라디칼을 형성한 후 금속유기산 킬레이트와 반응하여 유기산을 분해할 수 있도록 자외선을 발광하는 UV 램프와 과산화수소 공급부를 포함할 수 있다. 분해된 유기산은 물과 이산화탄소가 되며, 이는 서지탱크(16)로 전달되어 분리될 수 있다.

과산화수소 공급부는 적정량의 과산화수소 공급을 위해 펌프에 의해 과산화수소를 반응이 일어나는 유기산 처리장치(17)의 유기산 탱크로 압송할 수 있게 마련되며, 펌프가 유기산 처리장치(17)의 제어부에 의해 제어되어 적정량의 과산화수소를 유기산 탱크로 압송할 수 있다.

UV 램프 표면에는 유기산 분해 후 생성된 금속에 의한 침전물이 덮일 수 있다. 따라서 조사면적이 줄어들 수 있으므로, 유기산 처리장치(17)는 침전물을 밀어내거나 액체를 분사해 제거하는 기계적 세정장치를 포함할 수 있고, 침전물을 용해시키거나 화학반응시켜 제거하기 위한 화학물질을 UV램프에 분사할 수 있는 화학적 세정장치를 포함할 수 있다.

이외에도 유기산 처리장치(17)는 오존 또는 염소산등의 첨가제를 사용할 수 있으며, 이러한 첨가제를 유기산 탱크에 주입하도록 마련되는 첨가제 주입부는 과산화수소와 마찬가지로 적정량의 첨가제를 투입하도록 유기산 처리장치(17)의 제어부에 의해서 제어될 수 있다.

제염장치(1)는 서지탱크(16)를 포함할 수 있다. 서지탱크(16)는 탈염기(15)와 연결될 수 있다. 서지탱크(16)는 약품주입부(12)로부터 전달받은 제염용 약품을 여과기(10)에 의해 여과된 추출수에 주입하는 공간을 제공할 수 있다. 서지탱크(16)는 추출수에 대한 제염용 약품의 주입에 의해 발생하는 물질로부터 기체를 분리해 얻어지는 액체를 승압펌프(13)로 전달하도록, 승압펌프(13)와 연결될 수 있다.

서지탱크(16)는 약품주입부(12)로부터 제염용 약품을 선택적으로 전달받을 수 있다. 서지탱크(16)는 제염공정 중에는 약품주입부(12)로부터 제염용 약품을 전달받고, 폐액처리 공정 중에는 제염용 약품을 전달받지 않을 수 있다.

추출수에 대해 제염용 약품 중 산화제가 제공된 후 제염용 약품 중 환원제가 제공될 경우 잔류 산화제와 환원제가 반응하여 기체가 발생할 수 있다. 이 과정에서 다량의 기체가 발생하여 급격히 압력이 상승할 수 있고, 압력의 급등에 의해 제염장치(1)의 배관이나 장비들이 손상을 입을 수 있다. 서지탱크(16)는 이러한 급등하는 압력과 유량을 제어하는 역할을 할 수 있다.

서지탱크(16) 내부의 수위는 추출수의 양, 투입된 제염용 약품의 양 및 토출량 중 적어도 하나와 연동되어 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 제어가 가능하도록, 서지탱크(16)는 공간을 제공하는 탱크부와, 탱크부로부터 기체나 액체가 배출되는 것을 제어하는 탱크 밸브와, 탱크부 내의 압력을 획득하도록 마련되는 압력센서 또는 추출수량, 제염용 약품 양 및 토출량과 같은 유량을 획득하도록 마련되는 유량센서와, 센서에 전기적으로 연결되어 센서가 획득한 정보를 전달받고, 전달받은 정보에 기초하여 각 탱크 밸브의 개폐를 제어하기 위해 각 탱크 밸브에 전기적으로 연결되는 탱크 제어부를 포함할 수 있다. 탱크 제어부는 논리적 연산이 가능한 소자로 구성될 수 있다. 탱크 제어부는 통신모듈을 포함하여, 멀리 떨어져 위치한 작업자에게 획득된 정보나 제어상태를 전달할 수 있다.

서지탱크(16)는 발생한 기체를 배출하여 제거할 수 있다. 서지탱크(16)는 발생한 기체를 발전소 기체처리계통(HVAC)으로 내보내 처리할 수 있다. 서지탱크(16)는 기체 유량계와 기체성분분석기를 포함할 수 있다. 기체 유량계는 발생한 기체의 유량을 획득할 수 있고, 기체성분분석기는 발생한 기체의 성분을 획득할 수 있다. 획득된 기체의 유량과 성분은 탱크 제어부로 전달될 수 있다.

서지탱크(16)로부터 기체를 방출하는 기체배출배관은 발전소 기체처리계통에 연결될 수 있다. 기체배출배관은 프리필터(pre-filter), 헤파필터(HEPA filter)등을 포함하여 방사성 물질을 제거 후 기체를 배출할 수 있다.

제1 실시예에서 서지탱크(16)는 약품주입부(12)와 연결되고, 여과기(10), 탈염기(15) 및 유기산 처리장치(17) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 따라서 서지탱크(16)는 여과만이 이루어진 추출수를 전달받아 제염하거나, 여과와 탈염이 이루어진 추출수, 여과와 유기산 처리만이 이루어진 추출수, 여과와 탈염과 유기산 처리가 완료된 추출수 중 적어도 하나를 전달받아 처리할 수 있다.

승압펌프(13)는 제염 또는 폐액처리가 이루어진 추출수를 승압하여 제염대상(S)으로 재주입하도록 마련된다. 승압펌프(13)는 서지탱크(16)와 연결되어, 서지탱크(16)로부터 추출수를 전달받을 수 있다. 승압펌프(13)에는 제염장치(1)의 후단에 배치되므로, 제염대상(S)으로 추출수를 재주입하기 전 최종적인 추출수의 상황을 모니터링 할 수 있는 모니터링 설비를 포함할 수 있다. 모니터링 설비는 추출수의 pH, 전도도, 산화환원전위, 각 구성요소의 부식여부, 추출수의 유량, 압력 및 방사선량 중 적어도 하나를 감시할 수 있는 센서들을 포함하고, 작업자에게 전달할 수 있도록 통신모듈을 포함할 수 있다.

승압펌프(13) 후단에는 체크밸브 또는 배압밸브(backpressure valve)가 배치되어, 추출수의 제염대상(S)으로부터의 역류를 방지할 수 있다. 승압펌프(13)의 정격 압력은 제염대상(S)으로부터 제염장치(1)가 추출수를 전달받을 때의 추출수의 압력보다 높게 형성될 수 있다. 승압펌프(13)의 정격 유량은 제염장치(1)가 제염대상(S)으로부터 전달받은 추출수의 유량과 동일하게 형성될 수 있다.

제염장치(1)는 원격 제어모듈을 포함할 수 있다. 원격 제어모듈이 제염장치(1)의 각 구성요소들에 연결되어, 제어를 수행하고 모니터링 할 수 있다. 예를 들어 원격 제어모듈은 탈염기(15)와 유기산 처리장치(17)가 60℃ 이하의 온도에서 운전될 수 있도록, 만약 추출수의 온도가 60℃를 넘어갈 경우 추출수가 탈염기(15)와 유기산 처리장치(17)를 우회하도록 유로를 조절할 수 있다.

제염장치(1)를 구성하는 구성요소들은 일체로 구성되지 않고 각각 모듈화될 수 있다. 따라서 조립함에 따라서 제염장치(1)가 동일한 연결관계를 가지면서도 다양한 크기나 형태를 가질 수 있고, 다양한 크기 및 형상의 제염대상(S)에 연결될 수 있다.

제2 실시예

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제염장치(2)를 나타낸 개념도이다.

제2 실시예에 따른 제염장치(2)는 제1 실시예에 따른 제염장치(1)의 구성요소 중 여과기(10), 탈염기(15), 약품제조부(11), 약품주입부(12) 및 승압펌프(13)를 동일 또는 유사하게 포함한다. 따라서 상술한 구성요소들은 제1 실시예에서와 동일 또는 유사하므로, 제1 실시예에서의 설명을 원용하고, 차이가 나는 부분에 대해서만 더 설명한다.

제2 실시예에 따른 제염장치(2)에서는 감압장치(14) 없이 여과기(20)가 바로 제염대상(S)으로부터 추출수를 전달받는다. 따라서 감압이 이루어지지 않으므로, 저압영역에서 운전이 가능한 유기산 처리장치(17)와 같은 장치들은 사용될 수 없다. 대신 고압 및 고유량의 추출수를 여과와 탈염을 거쳐 제염용 약품 투입을 통해 제염하므로, 제염용 약품 용해시간 및 추출수의 처리시간이 짧다. 서지탱크(16) 역시 배치되지 않으므로, 제염용 약품 투입 등의 과정에서 발생하는 기체는 약품주입부(22)에서 해소될 수 있도록, 약품주입부(22)는 기체처리계통에 연결되어 기체를 전달할 수 있다.

제2 실시예에서 여과기(20)를 거쳐 여과된 추출수는 탈염기(25)를 거쳐 탈염되고, 탈염된 추출수는 약품주입부(22)로 전달된다. 약품주입부(22)는 약품제조부(21)로부터 제염용 약품을 전달받으므로, 약품주입부(22)에서 제염용 약품과 추출수가 만나 제염이 이루어진다. 여과기(20)에 의해 여과된 추출수가 약품주입부(22)로 전달되어 제염용 약품과 반응할 수 있도록, 약품주입부(22)는 고압 약품주입장치일 수 있다. 약품주입부(22)는 승압펌프(23)와 연결되어, 제염이 완료된 추출수를 전달하고, 승압펌프(23)는 제염이 완료된 추출수를 제염대상(S)으로 압송한다.

제2 실시예에서 탈염기(25)는 이미 제염장치(2)로부터 배출되어 제염대상(S)을 거쳐 다시 여과기(20)로 도달한 추출수에 남아있는 제염용 약품을 탈염을 통해 제거할 수 있다.

제3 실시예

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제염장치(3)를 나타낸 개념도이다.

제3 실시예에 따른 제염장치(3)는 제1 실시예에 따른 제염장치(1)의 구성요소 중 감압장치(14), 여과기(10), 약품제조부(11), 약품주입부(12) 및 승압펌프(13)를 동일 또는 유사하게 포함한다. 따라서 상술한 구성요소들은 제1 실시예에서와 동일 또는 유사하므로, 제1 실시예에서의 설명을 원용하고, 차이가 나는 부분에 대해서만 더 설명한다.

제3 실시예에 따른 제염장치(3)는 감압장치(34)에서 배출되는 추출수를 여과기(30)와 무기산 처리기(381)로 전달할 수 있다. 제염장치(3)는 폐액처리기로 무기산 처리기(381)를 포함하는데, 무기산 처리기(381)에 의해 침전물이 생성되어 폐액처리가 이루어질 수 있다. 제3 실시예의 약품제조부(31)가 생성하는 환원제가 하이드라진을 포함하는 무기산일 수 있다. 무기산 처리기(381)에서는 이러한 무기산을 침전시켜 제거할 수 있다.

공정상 pH 조절을 위해, 황산이온이 포함된 약품이 제3 실시예에 따른 처리공정에서 사용될 수 있다. 이러한 침전제를 이용하여 무기산 처리기(381)는 침전물을 형성할 수 있다. 제염장치(3)는 침전제를 무기산 처리기(381)에 주입하도록 마련되는 보조 약품주입부(382)를 포함할 수 있다.

무기산 처리기(381)가 사용하는 침전제로는 수산화바륨, 수산화스트론튬, 수산화칼슘, 수산화마그네슘과 같은 알칼리 토금속 수산화물이 있을 수 있다. 이러한 침전제와 공침을 이용해 무기산 처리기(381)가 고체침전물을 형성할 수 있다. 추출수 내 잔여 무기산은 과산화수소를 이용해 제거하도록 무기산 처리기(381)가 마련될 수 있다. 이러한 수산화물을 사용함으로써, pH 2.8 내지 3.2 정도의 강산성을 가지는 추출수를, 무기산의 분해효율을 증가시키는 약알칼리성으로 만들어줄 수 있다. 따라서 무기산 처리기(381)는 침전반응을 먼저 진행하고 무기산 제거를 위해 과산화수소를 첨가하여 효율적으로 무기산을 제거하게 마련될 수 있다.

침전물의 체류시간을 증가시킬 경우, 침전물 입자가 성장할 수 있다. 침전물 입자 크기를 성장시키기 위해 무기산 처리기(381)는 규조토를 추출수에 첨가할 수 있다. 처리 중인 추출수 내의 환원제를 제거하기 위해, 무기산 처리기(381)는 침전제를 주입하고, 발생하는 기체를 제거할 수 있다. 무기산 처리기(381)는 CSTR(Continuous Stirred-Tank Reactor) 또는 PFR(Plug Flow Reactor)와 같은 연속식 반응기로 구성될 수 있다. 무기산 처리기(381)가 PFR로 구성되는 경우, 배관 사이즈와 길이를 증감하여 침전물의 체류시간을 조절할 수 있다.

제염장치(3)는 고액분리기(391)를 포함할 수 있다. 고액분리기(391)는 무기산 처리기(381)에 의해 생성된 침전물과 추출수를 분리하도록 마련된다. 고액분리기(391)는 따라서 무기산 처리기(381)와 연결될 수 있고, 분리된 추출수를 서지탱크(36)로 전달하기 위해 서지탱크(36)와 연결될 수 있다. 고액분리기(391)에는 필터프레스, 캔들 필터 등이 사용될 수 있다. 이로 인해 거름망에 침전물이 여과되고 여과액은 서지탱크(36)로 전달될 수 있게 되어, 고체와 액체가 분리되고, 분리된 고체를 탈수 및 압축할 수 있는 상태가 된다. 분리된 고체는 고체처리기(392)로 전달될 수 있다.

이 밖에도 고액분리기(391)에 사이클론 필터가 사용될 수도 있다. 사이클론 필터는 고체와 액체의 비중차로 각각을 분리할 수 있다. 비중이 큰 고체는 하부로, 액체는 상부로 분리될 수 있다.

제염장치(3)는 고체처리기(392)를 포함할 수 있다. 고체처리기(392)는 고액분리기(391)로부터 분리된 고형의 침전물을 건조 및 압착하도록 마련된다. 고체처리기(392)는 전달된 고체가 수용되는 공간을 가지는 고체처리 탱크와, 고체처리 탱크를 가열하기 위한 고체처리 히터와, 고체처리 탱크에 수용된 고체를 교반해 탈수 및 건조시키기 위한 교반장치를 포함할 수 있다. 또한 고체처리기(392)는 고압압축기를 포함하여, 탈수 및 건조된 고체를 드럼, HIC(High Integrity Container)와 같은 폐기물 용기에 수용시킬 수 있다.

제4 실시예

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제염장치(4)를 나타낸 개념도이다.

제4 실시예에 따른 제염장치(4)는 제1 실시예에 따른 제염장치(1)의 구성요소들을 동일하게 포함하되 그 연결관계만이 다르게 형성된다. 따라서 상술한 구성요소들은 제1 실시예에서와 동일 또는 유사하므로, 제1 실시예에서의 설명을 원용하고, 차이가 나는 연결관계에 대해서만 더 설명한다.

고압 및 고유량의 추출수 처리를 빠르게 수행할 수 있도록, 제4 실시예에 따른 제염장치(4)가 제안될 수 있다. 제염대상(S)으로부터 배출된 추출수는 여과기(40)에 도달하여 여과되고, 여과된 추출수는 탈염기(45)로 전달되어 탈염되고, 탈염된 추출수는 승압펌프(43)를 통해 승압되어 제염대상(S)에 재주입되는 방식으로 짧은 폐회로가 수 회 반복순환될 수 있다. 상술한 폐회로의 적정 회수 반복 후, 제염대상(S)으로부터 배출된 추출수는 여과기(40)를 거쳐 감압장치(44)로 전달된다. 감압장치(44)에서 감압된 추출수는 유기산 처리장치(47)를 통과하여 유기산 처리되고, 서지탱크(46)에 전달된다. 서지탱크(46)에는 약품제조부(41)에 의해 생성된 제염용 약품이 약품주입부(42)를 통해 전달되므로, 제염용 약품과 추출수의 반응이 일어나 제염이 완료될 수 있다. 서지탱크(46)에서 처리된 추출수는 승압펌프(43)를 통해 제염대상(S)으로 재주입된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의 하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의 하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의 하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 2, 3, 4 : 제염장치
10, 20, 30, 40 : 여과기
11, 21, 31, 41 : 약품제조부
12, 22, 32, 42 : 약품주입부
13, 23, 33, 43 : 승압펌프
14, 34, 44 : 감압장치
15, 25, 45 : 탈염기
16, 36, 46 : 서지탱크
17, 47 : 유기산 처리장치
381 : 무기산 처리기
382 : 보조 약품주입부
391 : 고액분리기
392 : 고체처리기
S : 제염대상

Claims

제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기;
제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부;
상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부;
상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프; 및
상기 약품주입부로부터 전달받은 상기 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체를 분리해 얻어지는 액체를 상기 승압펌프로 전달하는 서지탱크를 포함하는, 제염장치.
제1항에 있어서,
상기 여과기가 전달받을 추출수의 압력을 강하하도록 마련되는 감압장치를 더 포함하는, 제염장치.
제1항에 있어서,
상기 여과기에 의해 여과된 추출수의 압력을 강하하여 상기 승압펌프로 전달하도록 마련되는 감압장치를 더 포함하는, 제염장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 감압장치는 2개로 구성되고, 각각 독립적으로 작동상태 또는 대기상태를 가지는, 제염장치.
삭제
제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기;
제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부;
상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부; 및
상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프를 포함하고,
상기 여과기에 의해 여과된 추출수가 상기 약품주입부로 전달되어 상기 제염용 약품과 반응하도록 상기 여과기와 상기 약품주입부가 연결되고, 상기 약품주입부는 고압 약품주입장치인, 제염장치.
제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기;
제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부;
상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부;
상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프; 및
상기 여과기에 의해 여과된 추출수가 포함하는 이온성 물질을 제거하여 상기 승압펌프로 전달하도록 마련되는 탈염기를 포함하는, 제염장치.
제7항에 있어서,
상기 탈염기는, 양이온수지, 음이온수지 및 혼상이온수지를 포함하는, 제염장치.
제1항에 있어서,
상기 제염용 약품을 주입받은 후 상기 제염대상을 통과한 추출수에 남은 잔여 제염용 약품 중 유기산을 광펜톤반응을 이용하여 분해하도록 마련되는 유기산 처리장치를 더 포함하는, 제염장치.
제염대상으로부터 전달받은 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 여과작업을 실시하도록 마련되는 여과기;
제염을 위한 제염용 약품을 이온교환방법을 이용하여 생성하는 약품제조부;
상기 약품제조부에서 생성된 제염용 약품을 상기 여과기에 의해 여과된 추출수에 주입하도록 마련되는 약품주입부;
상기 제염용 약품이 주입된 추출수를 승압하여 상기 제염대상으로 재주입하도록 마련되는 승압펌프;
상기 제염용 약품을 주입받은 후 상기 제염대상을 통과한 추출수가 포함하는 이온성 물질을 제거하여 상기 승압펌프로 전달하도록 마련되는 탈염기; 및
상기 제염용 약품을 주입받은 후 상기 제염대상을 통과한 추출수가 포함하는 유기산을 분해하여 상기 승압펌프로 전달하도록 마련되는 유기산 처리장치를 포함하고,
상기 탈염기와 상기 유기산 처리장치는, 상기 여과기에 의해 여과된 추출수가 상기 탈염기와 상기 유기산 처리장치 중 어느 하나로 선택적으로 전달되도록 상기 여과기에 연결되는, 제염장치.
제10항에 있어서,
상기 탈염기에 의해 이온물질이 제거된 추출수가 상기 유기산 처리장치로 전달될 수 있도록, 상기 탈염기는 상기 유기산 처리장치에 더 연결되는, 제염장치.
제1항에 있어서,
상기 추출수에 침전제를 첨가하여 상기 추출수에 남아있는 무기산과 반응시켜 침전물을 생성하는 무기산 처리기를 더 포함하는, 제염장치.
제12항에 있어서,
상기 무기산 처리기에 의해 생성된 침전물과 추출수를 분리하도록 마련되는 고액분리기를 더 포함하는, 제염장치.
제13항에 있어서,
상기 고액분리기로부터 분리된 침전물을 건조 및 압착하도록 마련되는 고체처리기를 더 포함하는, 제염장치.
제12항에 있어서,
상기 침전제를 상기 무기산 처리기에 주입하도록 마련되는 보조 약품주입부를 더 포함하는, 제염장치.
제염대상으로부터 배출된 추출수에 대한 여과작업을 실시하는 단계;
제염용 약품을 여과된 추출수에 주입하는 단계;
상기 제염용 약품을 상기 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체와 액체를 분리하는 단계;
상기 제염용 약품을 상기 여과된 추출수에 주입하여 발생하는 물질로부터 기체를 분리해 얻어지는 액체를 승압하여 제염대상으로 재주입하는 단계를 포함하는, 제염방법.
제16항에 있어서,
상기 여과작업을 실시하는 단계는,
상기 추출수로부터 입자성 물질을 제거하는 단계;
여과된 추출수로부터 이온성 물질을 제거하는 단계;
상기 제염대상으로 이온성 물질이 제거된 추출수를 재주입하는 단계를 포함하고,
상기 제염용 약품을 여과된 추출수에 주입하는 단계는, 상기 여과작업을 실시하는 단계를 복수 회 실시한 후 실시되는, 제염방법.
제16항에 있어서,
상기 추출수를 재주입하는 단계가 수행된 후, 상기 제염대상으로부터 다시 배출된 추출수에 대한 폐액처리를 수행하는 단계를 더 포함하는, 제염방법.