KR100884004B1 - An apparatus for processing waste radioactive organic solvent - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐 방사능 유기용매 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응집제를 사용하여 폐 방사능 유기용매에 포함된 무기용매과 유기용매를 분리하고, 무기용매와 유기용매가 분리된 상태에서 무기용매는 무기용매 여과부와 감압부에서 처리하고, 유기용매는 유기용매 분리부에서 완전 분해된 후 여과부에서 별도로 처리함으로써 무기성분이 포함된 폐 방사능 유기용매를 용이하게 처리함으로써, 방사성폐기물을 획기적으로 감소시키는 효과가 있는 폐 방사능 유기용매 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for treating waste radioactive organic solvent, and more particularly, to separate an inorganic solvent and an organic solvent included in a waste radioactive organic solvent by using a flocculant, and in the state where the inorganic solvent and the organic solvent are separated, the inorganic solvent is inorganic. In the solvent filtration unit and the reduced pressure unit, the organic solvent is completely decomposed in the organic solvent separation unit and then separately treated in the filtration unit to easily treat the waste radioactive organic solvent containing inorganic components, thereby dramatically reducing radioactive waste. It relates to a waste radioactive organic solvent treatment apparatus that is effective.
일반적으로 원자력발전시설이나 방사성동위원소 사용기관에서 저에너지 방사능물질(예:H-3, C-14등)을 분석하는 방법으로 액체형광계수기가 사용되고 있다. 이러한 액체형광계수기를 사용하기 위해 방사능물질을 형광유기물과 혼합하고, 이에 발광되는 방사선과 에너지로 방사능물질을 분석한다.In general, liquid fluorescence counters are used to analyze low-energy radioactive materials (eg H-3, C-14, etc.) in nuclear power plants or radioisotopes. In order to use such a liquid fluorescence counter, the radioactive material is mixed with the fluorescent organic material, and the radioactive material is analyzed by radiation and energy emitted thereto.
상기한 바와 같이 방사능 물질의 분석을 위해 사용된 형광유기물은 유기용매 로서 그 주성분은 발암물질인 톨루엔(90%이상)이며, 일반산업체에서도 특수폐기물로 소각처리하고 있다.As described above, the fluorescent organic material used for the analysis of radioactive material is an organic solvent, its main component is toluene (90% or more), a carcinogen, and is incinerated by special industrial wastes.
그러나, 상기한 폐 방사능 유기용매에는 무기물질(10~90% 포함)이 포함되어 상기한 바와 같이 폐 방사능 유기용매를 소각처리할 경우 폐 방사능 유기용매의 소각효율이 현저하게 저하될 뿐 아니라 막대한 소각비용이 소모되는 문제점이 있었다.However, the above-described waste radioactive organic solvent contains inorganic substances (including 10 to 90%), and when the waste radioactive organic solvent is incinerated as described above, the incineration efficiency of the waste radioactive organic solvent is not only significantly reduced but also enormously incinerated. There was a problem of cost.
이에 따라 본 업계에서는 수분이 포함된 폐 방사능 유기용매를 보다 경제적이고 효율적으로 처리할 수 있는 장치가 절실하게 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, in the industry, there is an urgent need for a device capable of more efficiently and efficiently treating waste radioactive organic solvents containing water.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐 방사능 유기용매를 완전히 분해처리하기 위함으로 1차로 응집제를 사용하여 폐 방사능 유기용매에 포함된 무기용매과 유기용매를 분리하고, 무기용매와 유기용매가 분리된 상태에서 무기용매는 무기용매 여과부와 감압부에서 처리하고, 유기용매는 유기용매 분리부에서 완전 분해된 후 여과부에서 별도로 처리함으로써 무기성분이 포함된 폐 방사능 유기용매를 용이하게 처리함으로써, 방사성폐기물을 획기적으로 감소시키는 효과가 있는 폐 방사능 유기용매 처리장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to separate the inorganic solvent and the organic solvent contained in the waste radioactive organic solvent by using a flocculant in order to completely decompose the waste radioactive organic solvent. In the state where the inorganic solvent and the organic solvent are separated, the inorganic solvent is treated in the inorganic solvent filtration unit and the decompression unit, and the organic solvent is completely decomposed in the organic solvent separation unit and then separately processed in the filtration unit. By easily treating the radioactive organic solvent, to provide a waste radioactive organic solvent processing apparatus that has an effect of significantly reducing radioactive waste.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 무기성분이 포함된 폐 방사능 유기용매를 처리하는 폐 방사능 유기용매 처리장치에 있어서, 외부로부터 공급되는 폐 방사능 유기용매가 응집제에 의해 유기용매와 무기용매로 분리되고, 상기 분리된 무기용매가 배출되며, 상기 유기용매는 공급된 분해제(초임계상태가된 오존)에 의해 물과 기체성분으로 분리된 후 상기 기체성분이 배출되는 유기용매 분리부와, 상기 유기용매 분리부에 분해제를 공급하는 분해제 공급부와, 상기 분해제 공급부로부터 공급되는 분해제를 상기 유기용매 분리부내에 압송하여 상기 분해제를 초임계상태로 상기 유기용매 분리부에 공급하는 압축공급부와, 상기 유기용매 분리부로부터 배출되는 상기 기체성분이 유입되고, 유입된 상기 기체성분을 여과하여 외부로 배출하는 여과부와, 상기 유기용매 분리부로부터 배출되는 상기 무기용매가 유입되고, 상기 무기용매에 포함된 이물질 및 유기물질을 여과하는 무기용매 여과부와, 상기 무기용매 여과부에 의해 이물질 및 유기물질이 여과된 상기 무기용매가 유입되고, 유입된 상기 무기용매를 응집제 및 물로 분리하며, 분리된 물을 외부로 배출하는 감압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 방사능 유기용매 처리장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the waste radioactive organic solvent processing apparatus for treating waste radioactive organic solvent containing inorganic components, the waste radioactive organic solvent supplied from the outside is organic by a flocculant The organic solvent is separated into a solvent and an inorganic solvent, and the separated inorganic solvent is discharged, and the organic solvent is separated into water and a gas component by a supplied decomposition agent (supercritical ozone), and then the gas component is discharged. A solvent separation unit, a decomposition agent supply unit for supplying a decomposition agent to the organic solvent separation unit, and a decomposition agent supplied from the decomposition agent supply unit is pumped into the organic solvent separation unit and the decomposition agent is supercritical state in the organic solvent A compression supply unit supplied to the separation unit and the gas component discharged from the organic solvent separation unit flows in, and the introduced gas component is filtered. The filter unit for discharging to the outside, the inorganic solvent discharged from the organic solvent separation unit is introduced, the inorganic solvent filter unit for filtering the foreign substances and organic substances contained in the inorganic solvent, and the foreign matter by the inorganic solvent filter unit And a decompression unit for introducing the inorganic solvent in which the organic material is filtered, separating the introduced inorganic solvent into a flocculant and water, and discharging the separated water to the outside. .
그리고, 상기 유기용매 분리부는 일측에 외부로부터 공급되는 폐 방사능 유기용매가 유입되는 유입공이 형성되고, 타측에 분해제가 압송되는 분해제 공급공이 형성되며, 상부에 압력해제부가 형성되고, 하부 일측에 상기 무기용매를 배출하는 배출관이 형성되고, 상기 유입공을 통해 상기 폐 방사능 유기용매에 응집제를 공급되는 응집제 공급부와, 상기 분해제 공급공을 통해 공급된 상기 분해제와 상기 폐 방사능 유기용매를 교반시키는 혼합기와, 상기 분리부 외주면에 설치되어 상기 폐 방사능 유기용매 및 상기 분해제를 가열하는 반응기 가열수단과, 상기 분리기 일측에 설치되고, 상기 분리기 내압이 미리 설정된 압력에 도달하는 경우 개방되어 초과된 압력만을 외부로 배출하는 부압계를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the organic solvent separation unit is formed with an inlet hole into which the waste radioactive organic solvent supplied from the outside is introduced, and a decomposing agent supply hole through which the decomposing agent is pumped on the other side, a pressure release unit is formed on the upper side, and the lower one side of the organic solvent separation unit. A discharge pipe for discharging an inorganic solvent is formed, and a flocculant supply unit for supplying a coagulant to the waste radioactive organic solvent through the inlet hole, and agitating the decomposing agent and the waste radioactive organic solvent supplied through the decomposing agent supply hole. A mixer, a reactor heating means installed on an outer circumferential surface of the separator to heat the waste radioactive organic solvent and the disintegrant, and installed on one side of the separator, and opened when the separator internal pressure reaches a preset pressure, It is preferable to include a negative pressure gauge to discharge the bay to the outside.
또한, 상기 분해제 공급부는 상기 유기용매 분리부에 오존을 공급하는 오존공급부 및 상기 유기용매 분리부에 과산화수소를 공급하는 과산화수소공급부를 포함할 수 있다.The decomposing agent supply unit may include an ozone supply unit supplying ozone to the organic solvent separation unit and a hydrogen peroxide supply unit supplying hydrogen peroxide to the organic solvent separation unit.
아울러 상기 여과부는 상기 유기용매 분리부로부터 배출되는 상기 기체성분을 외부로 이송시키는 기체배출수단와, 상기 기체배출수단에 의해 배출되는 상기 기체성분의 배출경로상에 설치되고, 상기 배출된 기체성분에 포함된 이물질을 여과하는 제1 전처리필터와, 이물질이 여과된 상기 기체성분에 포함된 오존을 파쇄하는 오존파쇄기 및 오존이 파쇄된 상기 기체성분에 포함된 유기물질을 여과하는 유기제거필터를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the filtration unit is provided on the gas discharge means for transferring the gas component discharged from the organic solvent separation unit to the outside, the discharge path of the gas component discharged by the gas discharge means, included in the discharged gas component And a first pretreatment filter for filtering the foreign substances, an ozone crusher for crushing ozone contained in the gas component from which the foreign substances are filtered, and an organic removal filter for filtering organic substances contained in the gas component crushed ozone. desirable.
그리고, 상기 무기용매 여과부는 상기 유기용매 분리부로부터 배출되는 상기 무기용매에 포함된 이물질을 여과하는 제2 전처리필터 및 상기 이물질이 여과된 상기 무기용매에 포함된 유기물질을 여과하는 유기물질 여과필터를 포함할 수 있다.In addition, the inorganic solvent filtration unit is a second pretreatment filter for filtering the foreign matter contained in the inorganic solvent discharged from the organic solvent separation unit and an organic material filtration filter for filtering the organic material contained in the inorganic solvent filtered the foreign matter It may include.
또한, 상기 감압부는 상기 무기용매 여과부에 의해 이물질 및 유기물질이 여과된 상기 무기용매가 유입되고, 유입된 상기 무기용매가 저장되는 무기용매 저장부와, 상기 무기용매 저장부에 저장된 상기 무기용매를 가열하는 반응기 가열수단과, 상기 반응기 가열수단에 의해 가열된 상기 무기용매로부터 증발되는 수증기를 냉각시키는 냉각수단과, 상기 냉각수단에 의해 응축된 물이 저장되고, 하부에 배출구가 형성되어 저장된 물을 외부로 배출하는 물수집부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the pressure-reduction unit is an inorganic solvent storage unit for the foreign solvent and the organic material is filtered by the inorganic solvent filter, the inorganic solvent storage unit for storing the introduced inorganic solvent, and the inorganic solvent stored in the inorganic solvent storage unit Reactor heating means for heating the water, Cooling means for cooling water vapor evaporated from the inorganic solvent heated by the reactor heating means, and the water condensed by the cooling means is stored, the outlet is formed in the lower portion It is preferable to include a water collecting unit discharged to the outside.
아울러 상기 감압부는 상기 무기용매 저장부에 유입되는 상기 무기용매의 배출경로상에 설치되는 제1 차단밸브와, 상기 물수집부의 배출구상에 설치되는 제2 차단밸브와, 상기 냉각수단의 후단에 설치되어 상기 무기용매 저장부 및 상기 물수집부를 감압하고, 상기 수증기를 상기 냉각수단방향으로 유도하는 감압수단을 더 포함할 수 있다.In addition, the decompression unit is installed on the first shut-off valve installed on the discharge path of the inorganic solvent flowing into the inorganic solvent storage unit, the second shut-off valve installed on the discharge port of the water collecting unit, and installed at the rear end of the cooling means And decompressing the inorganic solvent storage unit and the water collecting unit and inducing the water vapor toward the cooling means.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 응집제를 사용하여 폐 방사능 유기용매에 포함된 무기용매과 유기용매를 분리하고, 무기용매와 유기용매가 분리된 상태에서 무기용매는 무기용매 여과부와 감압부에서 처리하고, 유기용매는 유기용매 분리부에서 완전 분해된 후 여과부에서 별도로 처리함으로써, 방사성폐기물을 획기적으로 감소시키는 효과가 있다.According to the present invention as described above, using the flocculant to separate the inorganic solvent and the organic solvent contained in the waste radioactive organic solvent, and the inorganic solvent in the state in which the inorganic solvent and the organic solvent is separated in the inorganic solvent filtration unit and the decompression unit , The organic solvent is completely decomposed in the organic solvent separation unit and then separately treated in the filtration unit, thereby dramatically reducing radioactive waste.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 구조를 개략적으로 도시한 개략도, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 유기용매 분리부를 도시한 도면, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 여과부를 도시한 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of the waste radioactive organic solvent treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows the organic solvent separation of the waste radioactive organic solvent treatment apparatus according to an embodiment of the present invention Figure 3 is a view showing a filtration unit of the waste radioactive organic solvent treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도1에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)는 유기용매 분리부(10)와, 분해제 공급부(20)와, 압축공급부(30), 여과부(40)와, 무기용매 여과부(50) 및 감압부(60)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, an apparatus for treating waste radioactive organic solvent 1 according to an embodiment of the present invention includes an organic
유기용매 분리부(10)는 크게 반응기(11)와, 반응기(11) 일측에 설치되는 응집제 공급부(12)와, 반응기(11)의 내부 하면에 설치되는 혼합기(13)와, 반응기(11)의 외주면에 설치되는 반응기 가열수단(14) 및 반응기(11)의 상부에 설치되는 부압계(15)를 포함하여 구성되며, 유입되는 폐 방사능 유기용매를 유기용매 및 무기용매로 분리한 후 무기용매는 배출하고, 유기용매는 다시 물과 기체성분으로 분리한 다음 분리된 기체성분을 배출하는 역할을 한다.The organic
반응기(11)는 외부에 구비된 공급펌프(P)와 연결되는 유입공(11a)이 형성되어 공급펌프(P)에 의해 폐 방사능 유기용매가 유입공(11a)을 통해 내부로 유입되고, 타측에 분해제가 압송되는 분해제 공급공(11b)이 형성되며, 상부에는 후술하는 여과부(40)와 연결되는 압력해제부(11c)가 형성된다.
그리고, 압력해제부(11c)와 여과부(40)사이를 연결하는 경로에는 개방밸브(V)가 설치되어 반응기(11)의 내압을 상압으로 맞추고자 하는 경우 압력해제부(11c)와 여과부(40)사이에 설치된 개방밸브(V)를 개방함으로써 반응기(11)의 압 력을 외부로 방출시켜 반응기(11)의 압력이 상압상태가 되도록 한다.In addition, an opening valve V is installed in the path connecting the
또한, 반응기(11)는 하부 일측에 후술하는 무기용매 여과부(50)와 연결되는 배출관(11d)이 형성되어 폐 방사능 유기용매가 유기용매 및 무기용매로 분리되는 경우 무기용매를 배출관(11d)을 통해 무기용매 여과부(50)로 배출한다.In addition, the
아울러, 반응기(11)의 일측에는 육안게이지(미도시)가 형성되어 있다.In addition, a visual gauge (not shown) is formed at one side of the
응집제 공급부(12)는 반응기(11)의 상부 일측에 설치되고, 내부에 응집제가 저장되며, 반응기(11) 내부로 폐 방사능 유기용매가 유입되면 저장된 응집제를 폐 방사능 유기용매에 투입함으로써 폐 방사능 유기용매가 유기용매 및 무기용매로 분리되도록 하는 역할을 한다. 이때, 응집제로는 소금(NaCl)이 사용될 수 있다.The
여기서, 응집제가 폐 방사능 유기용매를 무기용매와 유기용매로 분리하는 원인을 간략히 살펴보면, 소금의 나트륨이온과 염화이온은 물과 반응하면 물입자의 양옆에 결합되는 성질을 가지고 있는 바 무기용매는 대부분이 수분으로 이루어지게 되므로 소금이 무기용매와 결합되면서 유기용매보다 비중이 무거워지게 된다. 이에 유기용매의 하부로 가라않고 무기용매보다 가벼운 유기용매는 무기용매의 상부로 적층된다.Here, a brief look at the cause of the flocculant separating the waste radioactive organic solvent into an inorganic solvent and an organic solvent, the sodium ions and chloride ions of the salt is bound to both sides of the water particles when reacted with water. Since the salt is combined with the inorganic solvent, the specific gravity is heavier than the organic solvent. The organic solvent lighter than the inorganic solvent does not go to the bottom of the organic solvent is stacked on the inorganic solvent.
혼합기(13)는 상기한 바와 같이 반응기(11)의 내부 하면에 설치되어 반응기(11)내로 유입되는 폐 방사능 유기용매 및 분해제를 교반하여 폐 방사능 유기용매와 분해제의 반응시간을 증대시키고, 반응효율을 향상시키는 역할을 한다.The
반응기 가열수단(14)은 일반적으로 히터가 사용될 수 있으며, 반응기(11)를 가열하여 반응기(11)내의 온도를 일정온도로 유지하는 역할을 하며, 본 발명의 일 실시예에서는 반응기(11) 내부의 온도를 35ㅀ로 설정하였다. 반응기(11) 내부의 온도를 35ㅀ로 설정한 이유는 후술하는 본 발명의 일실시예의 동작설명에서 상세히 설명토록 한다.The reactor heating means 14 may be generally used as a heater, and serves to maintain the temperature in the
부압계(15)는 일단부가 상기한 압력해제부(11c)와 여과부(40)의 연결경로와 연통되어 반응기(11)의 내압이 일정압이상일 때 개방되어 초과압력을 배출함으로써 반응기(11)의 내압을 유지시키고, 반응기(11) 내부에 발생되는 기체성분이 초과압력이 배출됨과 동시에 여과부(40)로 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이와 같이 작업자가 미리 설정한 압력에 따라 부압계(15)가 개폐되어 반응기(11)의 내압을 일정하게 유지함으로써 기체를 후술하는 여과부(40)로 이동시킬 뿐 아니라 반응기(11)가 내압에 의해 파손되는 것을 방지한다.The
분해제공급부는 크게 오존공급부(21)와 과산화수소공급부(22)를 포함하여 구성되며, 반응기(11)의 내부로 오존과 과산화수소를 공급함으로써 유기용매와 반응하여 유기용매를 물과 기체성분으로 분리하는 역할을 한다. 이때, 폐 방사능 유기용매의 주요성분인 C6H5CH3의 화학식을 갖는 톨루엔에 오존(O3)과 과산화수소(H2O2)을 투입하여 톨루엔의 탄소와 수소를 오존과 과산화수소의 산소와 OH라디칼과 반응시킴으로써 톨루엔을 일산화탄소, 이산화탄소 및 물로 분리한다. 후술하는 본 발명의 일실시예에 따른 동작설명에서 톨루엔의 반응설명을 보다 상세히 설명하도록 한다.The decomposing agent supply unit includes an
압축공급부(30)는 오존과 과산화수소가 반응기(11)의 내부로 유입되는 경로 상에 설치되어 오존과 과산화수소를 압축하여 반응기(11)의 내부로 압송시키는 역할을 한다. 압축공급부(30)의 일반적인 예로 브스터(Booster) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 오존과 과산화수소를 압축하여 반응기(11)의 내부로 압송시킬 수 있는 구성이면 어느 것이든 적용이 가능하다.The
여과부(40)는 상기한 바와 같이 부압계(15)의 일단부 및 압력해제부(11c)와 연결되며, 부압계(15)가 개방되어 반응기(11)로부터 기체성분이 유입되는 경우 기체성분을 여과하여 외부로 배출시키는 역할을 하는 것으로, 크게 기체배출수단(41)과, 제1 전처리필터(42)와, 오존파쇄기(43) 및 제1 유기제거필터(44)를 포함하여 구성된다.The
기체배출수단(41)은 일반적으로 송풍기가 사용될 수 있으며, 반응기(11)로부터 배기되는 기체성분이 여과부(40)를 통과하여 외부로 용이하게 배기될 수 있도록 하는 역할을 한다.The gas discharge means 41 may be generally used with a blower, and serves to allow the gas component exhausted from the
제1 전처리필터(42)는 여과부(40)의 선단부에 설치되어 배기되는 기체성분에 포함된 입자가 큰 이물질을 여과하는 역할을 한다.The
오존파쇄기(43)는 제1 전처리필터(42)의 후단에 설치되며, 제1 전처리필터(42)로부터 이물질이 여과된 기체성분에 포함된 오존을 파쇄하는 역할을 한다.The
제1 유기제거필터(44)는 오존파쇄기(43)의 후단에 설치되며, 오존에 의해 분해되지 않은 유기물질을 여과하는 역할을 한다.The first
무기용매 여과부(50)는 반응기(11)의 배출관(11d)과 연결되어 반응기(11)의 배출관(11d)으로부터 유입되는 무기용매에 포함된 이물질 및 유기물질을 여과하는 역할을 하는 것으로, 크게 제2 전처리필터(51)와 제2 유기제거필터(52)를 포함하여 구성된다.The inorganic
제2 전처리필터(51)는 무기용매 여과부(50)의 선단부에 설치되어 유입되는 무기용매에 포함된 입자가 큰 이물질을 여과하는 역할을 한다.The
제2 유기제거필터(52)는 제2 전처리필터(51)의 후단에 설치되며, 제2 전처리필터(51)로부터 이물질이 여과된 무기용매에 포함된 유기물질을 여과하는 역할을 한다.The second
감압부(60)는 무기용매 여과부(50)의 후단에 설치되고, 크게 무기용매 저장부(61)와, 저장부 가열수단(62)와, 냉각수단(63) 및 물수집부(64)를 포함하여 구성되어 무기용매 여과부(50)에 의해 이물질 및 유기물질이 여과된 무기용매를 응집제와 물로 분리하고, 분리된 물을 외부로 배출하는 역할을 한다.The pressure reduction unit 60 is provided at the rear end of the inorganic
무기용매 저장부(61)는 무기용매 여과부(50)에서 이물질 및 유기물질이 여과된 무기용매가 유입되어 유입된 무기용매를 일정시간 저장하는 역할을 한다.The inorganic
저장부 가열수단(62)은 무기용매 저장부(61)에 저장된 무기용매를 가열하여 무기용매에 포함된 물을 증발시킴으로서 응집제를 석출하여 무기용매를 응집제와 물로 분리시키는 역할을 한다.The reservoir heating means 62 heats the inorganic solvent stored in the inorganic
냉각수단(63)는 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64)를 연결하는 연결관의 외주면에 설치되고, 저장부 가열수단(62)에 의해 발생되어 연결관을 통과하는 수증기를 냉각시킴으로써 수증기를 응축하는 역할을 한다.The cooling means 63 is installed on the outer circumferential surface of the connecting pipe connecting the inorganic
물수집부(64)는 하부에 배출관(11d)을 형성하고, 냉각수단(63)에 의해 응축된 물을 수집하여 일정량 이상의 물이 수집되면 하부에 형성된 배출관(11d)을 통해 수집된 물을 외부로 배출하는 역할을 한다.The
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)의 동작순서를 도시한 동작순서도이다.4 is an operation flowchart showing the operation procedure of the waste radioactive organic solvent processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)의 동작설명을 첨부된 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the waste radioactive organic solvent treating apparatus 1 according to the embodiment of the present invention having such a structure will be described with reference to FIG. 4.
먼저 외부에 구비된 공급펌프(P)에 의해 폐 방사능 유기용매가 유기용매 분리부(10)로 유입되면(S10) 응집제 공급부(12)로부터 유입된 폐 방사능 유기용매에 응집제가 공급된다.(S20)First, when the waste radioactive organic solvent is introduced into the organic
이후, 공급된 응집제에 의해 폐 방사능 유기용매는 유기용매와 무기용매로 분리되는데(S30), 일반적으로 유기용매보다 비중이 무거운 무기용매는 반응기(11)의 하부에 위치하고, 유기용매는 무기용매의 상부에 적층된다. 이는 상기한 반응기(11)의 육안게이지(미도시)를 통해 확인할 수 있다.Thereafter, the waste radioactive organic solvent is separated into an organic solvent and an inorganic solvent by the supplied flocculant (S30). In general, an inorganic solvent having a higher specific gravity than the organic solvent is located at the bottom of the
다음, 분리된 무기용매는 반응기(11)의 배출관(11d)을 통해 무기물질 여과부(40)로 배출되고, 반응기(11)의 내부에는 유기용매만 남게 된다.(S110)Next, the separated inorganic solvent is discharged to the inorganic
다음, 분해제 공급부(20)에서는 오존과 과산화수소를 공급하고 압축공급 부(30)에서 오존과 과산화수소를 압축하여 반응기(11) 내부로 압송한다.(S40) 이때, 반응기(11)의 내부온도는 반응기 가열수단(14)에 의해 35℃를 유지하고, 반응기(11)의 내압이 200Pa가 되도록 압축공급부(30)에서는 오존과 과산화수소를 압축하여 반응기(11)의 내부로 압송한다.Next, the decomposing
이와 같이 반응기(11)의 내부온도를 35℃를 유지하고, 반응기(11)의 내압을 200Pa로 유지하는 이유는 분해제 공급부(20)로부터 공급되는 오존이 반응기(11) 내부에서 초임계 상태를 유지하기 위함이다. 초임계상태(supercritical fluid, SCF)란 임계 압력 및 임계 온도 이상의 조건을 갖는 상태에 있는 물질로 정의되며, 액체도 아니고 기체도 아닌 중간상태로 되는 상태, 즉 액체적 성질을 띄면서도 기체의 확산성 및 활동성이 활발한 상태를 말한다.As such, the internal temperature of the
이에 공급된 오존과 과산화수소는 반응기(11)의 하부로 유입되고, 유입된 오존은 상기조건이 되면 초임계상태로되고. 오존과 과산화수소는 액체상태로써 유기용매와 혼합된다. 그렇게됨으로써, 유기용매와 분해제간 반응시간 및 반응효율을 향상시키기 위해 혼합기(13)가 유기용매와 분해제를 교반시키게 된다.(S50)The ozone and hydrogen peroxide supplied thereto are introduced into the lower part of the
여기서 유기용매와 분해제간의 반응식을 살펴보면, 유기용매의 주요성분은 톨루엔으로서 상기한 바와 같이 톨루엔은 C6H5CH3의 화학식을 갖고 오존과 과산화수소는 각각 O3, H2O2의 화학식을 갖는다. 이에 오존의O2 - 와 과산화수소는 OH라디칼이 생성되어 톨루엔과 반응하면서 톨루엔의 고리를 하나씩 제거하면서 이산화탄소나 물로 변환된다. OH라디칼(OH Radical:수산기)이란 오염물질의 살균, 소독에 관여하 며 화학적으로 분해하고 제거할 수 있는 가장 강력한 효과를 발휘하면서 인체에는 무해한 천연물질이다.Here, looking at the reaction formula between the organic solvent and the decomposition agent, the main component of the organic solvent is toluene, as described above, toluene has the formula of C 6 H 5 CH 3 and ozone and hydrogen peroxide are O 3 , H 2 O 2 , respectively. Have The ozone O 2 - and hydrogen peroxide are converted into carbon dioxide or water while OH radicals are generated and react with toluene, removing the toluene rings one by one. OH Radical (OH Radical) is a natural substance that is harmless to the human body, involved in sterilization and disinfection of pollutants, and has the strongest effect of chemical decomposition and removal.
이후 OH라디칼에 의한 오존과 톨루엔의 반응식을 단계별로 나타내면, 오존이 수산기와 반응하여(식1) OH라디칼에 의한 연쇄반응이 시작되며, 생성된 O2 -라디칼은 오존과 선택적으로 반응하고(식2), O2 -은 물분자와 반응하여 산화력이 높은 OH라디칼을 생성하면서(식3) OH라디칼에 의해 유기용매가 산화 및 분해된다.Then, when the reaction of ozone and toluene by OH radical is shown step by step, ozone reacts with hydroxyl group (Equation 1), and the chain reaction by OH radical starts, and the generated O 2 - radical selectively reacts with ozone (Equation 1) 2), O 2 − reacts with water molecules to produce OH radicals with high oxidation power (Eq. 3), while the organic solvent is oxidized and decomposed by OH radicals.
O3 + OH → O2 - + HO2 (식1) O 3 + OH → O 2 - + HO 2 ( Equation 1)
O3 + O2 - → O3 - + O2 (식2) O 3 + O 2 - → O 3 - + O 2 ( Equation 2)
O3 - + HO2 → OH + OH- + O2 (식3) O 3 - + HO 2 → OH + OH - + O 2 ( Formula 3)
이와 같이 톨루엔은 오존과 과산화수소와 반응함으로써 일산화탄소와 이산화탄소 및 물로 분리된다.(S60)As such, toluene is separated into carbon monoxide, carbon dioxide, and water by reacting with ozone and hydrogen peroxide.
이후, 분리된 물은 반응기(11)의 하부에 저장된 후 무기용매와 같이 무기용매 여과부(50)로 배출되고, 일산화탄소와 이산화탄소는 반응기(11)의 내부에 저장되며, 일산화탄소와 이산화탄소가 일정량 저장되면 반응기(11)의 내압이 상승하여 반응기(11) 상부에 설치된 부압계(15)가 개방된다. 본 발명의 일실시예에서는 부압계(15)의 개방압력을 250Pa로 설정하였으며, 이에 반응기(11)의 내압이 250Pa이상 이면 부압계(15)가 개방되어 반응기(11)의 저장되어 있던 일산화탄소 및 이산화 탄소가 여과부(40)로 유입된다.Then, the separated water is stored in the lower portion of the
여과부(40)로 유입된 일산화탄소 및 이산화탄소는 여과부(40)의 제1 전처리필터(42)와, 오존파쇄기(43) 및 제1 유기제거필터(44)에 의해 미량 포함되어 있던 이물질과 오존 및 유기물질이 여과된 후에 외부로 배출된다.(S80,S90,S100)Carbon monoxide and carbon dioxide introduced into the
본 실시예에서는 반응기(11) 내부의 온도를 35℃, 압력을 200Pa로 설정하고, 부압계(15)의 개방압력은 250Pa로 설명하였으나, 반응기(11) 내부의 온도 및 압력은 분해제가 초임계상태를 유지할 수 있는 범위내에서는 모두 적용이 가능하고, 부압계(15)의 개방압력은 반응기(11)의 압력보다 높으면 적용이 가능하나, 반응기(11) 내부에 일산화탄소 및 이산화탄소의 저장량을 고려하여 반응기(11)의 내압보다 대략 50Pa 높게 설정하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the temperature inside the
한편, 무기용매 여과부(50)로 유입된 무기용매는 무기용매 여과부(50)의 제2 전처리필터(51) 및 제2 유기제거필터(52)를 통해 무기용매에 포함된 이물질 및 유기물질이 여과된다.(S120,S130)On the other hand, the inorganic solvent introduced into the inorganic
이후, 무기용매 여과부(50)에 의해 이물질 및 유기물질이 여과된 무기용매는 감압부(60)의 무기용매 저장부(61)로 유입되어 무기용매 저장부(61)에 일정량 저장된다.Thereafter, the inorganic solvent in which the foreign matter and the organic material are filtered by the inorganic
다음, 저장부 가열수단(62)에 의해 무기용매 저장부(61)에 저장되어 있던 무기용매가 가열되면(S140) 무기용매에 포함된 물이 증발되면서 무기용매 저장부(61) 하면에 응집제가 석출되고, 저장부 가열수단(62)에 의해 발생되는 수증기는 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64)간을 연결하는 연결관을 통해 물수집부(64)로 이동된다. 물수집부(64)로 이동되는 수증기는 연결관 외면에 설치되는 냉각수단(63)에 의해 다시 물로 응축되어 물수집통에 저장된다.(S150)Next, when the inorganic solvent stored in the inorganic
마직막으로 물수집부(64)에 일정량의 물이 저장되면 물수집부(64) 하부에 형성된 배출공을 통해 저장된 물을 외부로 배출한다.(S160)Finally, when a certain amount of water is stored in the
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이다.5 is a schematic diagram schematically showing the structure of the waste radioactive organic solvent processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
도5의 실시예는 기본적인 구성이 도 1 및 도 4의 실시예와 동일하나 감압부(60)에서 무기용매의 응집제와 물의 분리반응시간을 단축시키기 위한 구조이다.5 is basically the same as the embodiment of FIGS. 1 and 4, but has a structure for shortening the separation reaction time of the flocculant and the water of the inorganic solvent in the pressure reduction unit 60.
도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 전 실시예와 달리 무기용매 여과부(50)와 감압부(60) 사이에 제1 차단밸브(65)를 설치하고, 물수집부(64)의 배출관(11d)에 제2 차단밸브(66)를 설치하며, 물수집부(64)의 일측에 설치되어 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64)의 내압을 감압하는 감압수단(67)이 더 설치된다.As shown in FIG. 5, the present embodiment, unlike the previous embodiment, installs a
이와 같은 본 발명의 실시예의 동작을 살펴보면 무기용매 저장부(61)에 일정량의 무기용매가 저장되면 제1 차단밸브(65)와 제2 차단밸브(66)를 차단하여 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64)를 밀폐시키고, 감압장치를 구동하여 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64) 내부의 공기를 외부로 배출하여 무기용매 저장부(61)와 물수집부(64) 내부를 감압시킨다.Looking at the operation of the embodiment of the present invention as described above, if a certain amount of inorganic solvent is stored in the inorganic
이에 물의 끓는 점이 낮아지게 되어 저장부 가열수단(62)에 의해 물의 가열시간이 단축됨으로써 무기용매의 반응시간을 단축시키는 것이다.As a result, the boiling point of the water is lowered and the heating time of the water is shortened by the storage unit heating means 62, thereby shortening the reaction time of the inorganic solvent.
그 외의 구조는 전술한 기본 실시예와 동일하므로 나머지 설명은 생략하기로 한다. Since the rest of the structure is the same as the above-described basic embodiment, the rest of the description will be omitted.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 구조를 개략적으로 도시한 개략도, 1 is a schematic diagram schematically showing the structure of a waste radioactive organic solvent treating apparatus according to an embodiment of the present invention;
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 폐 방사능 유기용매 분리부를 도시한 도면, 2 is a view showing the waste radioactive organic solvent separation unit of the waste radioactive organic solvent treating apparatus according to an embodiment of the present invention;
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치의 여과부를 도시한 도면,3 is a view showing a filtration unit of an apparatus for treating waste radioactive organic solvents according to an embodiment of the present invention;
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)의 동작순서를 도시한 동작순서도,4 is an operation flowchart showing an operation procedure of the waste radioactive organic solvent processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention;
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐 방사능 유기용매 처리장치(1)의 구조를 개략적으로 도시한 개략도.Figure 5 is a schematic diagram schematically showing the structure of the waste radioactive organic solvent processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
<주요도면부호에 관한 설명> <Description of main drawing code>
1 : 폐 방사능 유기용매 처리장치 10 : 유기용매 분리부1: waste radioactive organic solvent treatment device 10: organic solvent separation unit
11 : 반응기 11a : 유입공11
11b : 공급공 11c : 압력해제부11b:
11d : 배출관 11e : 육안게이지11d: exhaust pipe 11e: visual gauge
12 : 응집제 공급부 13 : 혼합기12: flocculant supply unit 13: mixer
14 : 반응기 가열수단 15 : 부압계14 reactor heating means 15 negative pressure gauge
20 : 분해제 공급부 21 : 오존공급부20: decomposition agent supply unit 21: ozone supply unit
22 : 과산화수소 공급부 30 : 압축공급부22: hydrogen peroxide supply unit 30: compression supply unit
40 : 여과부 41 : 기체배출수단40: filtration unit 41: gas discharge means
42 : 제1 전처리필터 43 : 오존파쇄기42: first pretreatment filter 43: ozone crusher
44 : 제1 유기제거필터 50 : 무기용매 여과부44: first organic removal filter 50: inorganic solvent filtration unit
51 : 제2 전처리필터 52 : 제2 유기제거필터51: second pretreatment filter 52: second organic removal filter
60 : 감압부 61 : 무기용매 저장부60: decompression unit 61: inorganic solvent storage unit
62 : 저장부 가열수단 63 : 냉각수단62: storage unit heating means 63: cooling means
64 : 물수집부 65 : 제1 차단밸브64: water collector 65: the first shut-off valve
66 : 제2 차단밸브 67 : 감압수단66: second shut-off valve 67: decompression means
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