KR0137439B1 - 여과 농충장치 및 여과농축법 - Google Patents

여과 농충장치 및 여과농축법

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KR0137439B1 KR1019930018996A KR930018996A KR0137439B1 KR 0137439 B1 KR0137439 B1 KR 0137439B1 KR 1019930018996 A KR1019930018996 A KR 1019930018996A KR 930018996 A KR930018996 A KR 930018996A KR 0137439 B1 KR0137439 B1 KR 0137439B1
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미키마사 야마구치
히로시 후쿠자와
도시타카 아라이
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나카자토 요시히코
후지 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 여과판의 표면에 형성되는 농축 오니내의 미농축 오니의 수분이 유입되는 것을 방지하고 높은 농도의 농축 오니를 얻도록 하는 데에 관한 것이다.
여액 배출관에 여액 저장조로부터 퍼올린 여액을 흡상하는 급수수단 및 여액배출펌프가 구비되고, 오니조저부에 미농축 오니 배출장치가 장치되는 동시에 오니조내에는 농축 오니의 배제 본체와그 구동장치로 구성되는 미농축 오니배제수단이 설치됨으로써 여과판 내부의 큰 부압이 형성되어 여과가 진행되며 또한 미농축 오니가 미농축 오니 배출장치에 의해 배출되고 미농축 오니 배제수단에 의해 농축 오니의 근방에 존재되는 미농축 오니가 배제되어 여과판에 농축 오니만이 부착된 상태에서 농축 오니만의 여과가 계속될 수 있도록 함으로써 미농축 오니로부터의 수분의 영향을 받는 일이 없이 효과적으로 고농도의 농축오니를 얻을 수 있게 된다.

Description

여과 농충장치 및 여과농축법
제 1 도는 급수수단 및 여액 배출 펌프를 구비한 본 발명의 여과농축 장치의 구성을 나타낸 모식도.
제 2 도는 제 1 도의 급수수단의 일례를 나타낸 모식도.
제 3 도는 제 1 도의 급수수단의 일례를 나타낸 모식도.
제 4 도는 제 1 도의 급수사단의 일례를 나타낸 모식도.
제 5 도는 미농축 오니의 배출밸브를 구비한 본 발명에 따른 여과농축 장치의 구성을 나타낸 모식도.
제 6 도는 급수수단을 갖춘 제 5 도의 여과농축 장치의 구성 및 작동을 나타낸 모식도.
제 7 도는 제 6 도의 상태에서 여과판에 농축 오니만이 부착된 상태를 나타낸 모식도.
제 8 도는 미농축 오니의 배제수단을 구비한 본 발명에 따른 여과농축 장치의 구성을 나타낸 모식도.
제 9 도는 미농축 오니의 배제수단으로서 고무제 다이아프램이 설치된 경우의 본 발명의 여과농축 장치의 구성을 나타낸 모식도.
제 10 도는 제 9 도의 고무제 다이아프램의 작동을 장치 구성과 함께 나타낸 모식도.
제 11 도는 본 발명의 여과 농축 장치에서 미농축 오니 배제수단으로서 배제판, 지지판 및 공기 실린더를 사용하는 경우의 구성을 나타낸 모식도.
제 12 도는 고무제 다이아프램을 제 9 도와 달리 설치한 상태를 장치 구성과 함께 나타낸 모식도.
제 13 도는 제 12 도의 고무제 다이아프램의 작동을 장치 구성과 함께 나타낸 모식도.
제 14 도는 미농축 오니 배제수단으로서 여과판이 이용되고, 지지판과 공기실린더가 오니조의 내벽측면에 설치되어 있는 여과 농축 장치의 구성을 나타낸 모식도.
제 15 도는 제 14 도의 미농축 오니 배제수단의 작동을 장치 구성과 함께 나타낸 모식도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 오니조2 : 여과판
2a : 투액판2b : 여포(濾布)
3 : 여액배출관4 : 공기 배출밸브
5 : 여액 배출펌프6 : 간막이 밸브
7 : 급수수단8 : 진공계
9 : 농축 오니 배출 밸브10 : 미농축 오니
11 : 농축 오니11a : 균열부
12 : 여액13 : 여액저장소
14 : 흡상관15 : 급수펌프
16 : 배관17,18 : 간막이 밸브
19 : 수위계20 : 미농축 오니의 배출 밸브
21 : 미농축 오니의 배제 수단22 : 배제 몸체
23 : 구동장치24 : 고무제 다이아프램
25 : 배제판26,29 : 지지판
27,28 : 공기 실린더
본 발명은 정수장이나 하수처리장 등에서 사용되는 오니의 여과농축 장치 및 여과농축 방법에 관한 것이다.
오니를 여과농축시키는 장치는, 예컨대 일본국 특공소 60-59002호 공보 및 일본국 특공소 61-57043호 공보 등에 기재되어 있다.
이들 여과농축 장치는, 오니조내에 여과판이 배치되고; 상기 여과판에 여액배출관의 일단부가 연결되고 그 나머지 단부는 오니조의 외부로 인출되고; 상기 장치의 오니조내에 오니가 충전되면, 오니 자체의 중력 또는 여액 배출관내에 작용하는 부압에 의해 여과판 표면상의 오니가 압력을 받게 되어 오니입자가 여과판 표면에 축적되고, 오니중의 수분이 여과판 내부로 침투하여 여액 배출관내를 통해 오니조 외부로 배출되게 된다.
상술하면 일본국 특공소 60-59002호 공보에는, 여과농축시킬 물질을 함유하며 응축 처리되지 않은 액이 수용된 탱크내에, 중공판의 양측에 여포(filter cloth)가 도포되어 있는 흡액성의 재료로 제조된 여과판이 침지되어 있고; 상기 여과판에 여액 배출수단이 설치되어 있는 여과농축장치가 기재되어 있다. 상기 장치에서는 균일한 두께의 오니 케이크가 형성될 수 있다.
또한 일본국 특공소 61-57043호 공보에는, 여과 농축조내에 흡액성 여과판이 설치되어 있고, 여과판에는 여액 배출관의 일단부가 연통 접속되어 있으며 여액 배출관의 다른 단부는 여액농축장치의 외부에 설치된 사이폰 관에 연통 접속되어있는 여액농축 장치가 개시되어 있다. 상기 여과농축 장치는, 여과판의 상부로 부터 여액을 배출시키는 구성이므로, 여액이 사이폰 효과에 의해 자연적으로 하류하게 된다. 따라서, 상기 장치에서는 여과농축 장치내의 헤드 압력과 사이폰 효과에 의한 감압을 이용하여 여과판상에 균일한 두께의 케이크를 효율적으로 형성시킬 수 있다.
이상과 같이, 이들 여과 농축 장치에 있어서는 여과판 표면에 반고형상의 오니가 형성되는 한편 농축되지 않은 미농축 오니가 오니조에 잔류하고 있으므로, 이들 미농축 오니를 오니조 밖으로 배출시킨 후에, 예를 들어 여액 배출관을 통해 여과판 내부에 가압 공기를 취입시킴으로써 농축오니를 여과판 표면으로 부터 박리시킨다. 박리된 농축오니는 오니조의 저부로 낙하되어 오니조 밖으로 배출된다.
상기과 같은 여과농축 장치를 이용하면, 오니를 고농도로 농축 처리하려는 목적이, 압력과 여과시간을 증대시킨에 따라 어느정도 달성될 수 있다. 이 경우에는, 오니조의 높이를 증대시켜 오니의 중력을 높이는 방법; 및 오니조 외부의 여액 배출관을 하향으로 연장시키는 방법 등을 통해 부압을 높일 필요가 있다.
예컨대, 오니조 외부의 여액 배출관의 길이가 2.7m인 경우의 부압은 200mmHg, 9.5m인 경우의 부압은 700mmHg이다. 고형물 농도 4%의 정수 오니를 부압을 200mmHg로 설정하여 40분간 여과한 경우, 고형물 농도 10%의 농축오니가 수득되었고, 부압을 700mmHg로 설정하여 40분간 여과한 경우 고형물 농도 13.6%의 농축 오니가 수득되었다. 한편, 여과시간을 100분으로 해서 여과한 결과, 부압을 200mmHg로 한 경우에는 고형물 농도 11.2%의 농축 오니가 형성되었고 부압을 700mmHg로 한 경우에는 고형물 농도 14.5%의 농축 오니가 형성되었다.
상기와 같이, 부압을 증가시키면 농축 오니의 농도를 어느정도 높일 수는 있으나, 부압이 동일한 경우에는 여과시간을 연장시켜도, 상기와 같이 부압 700mmHg에서의 농축 오니의 농도가 13.6%에서 14.5%로 약간만 증대될 뿐이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본원의 발명자등이 그 원인을 조사한 결과, 여과를 계속해서 장시간 수행하면 여과판 표면의 여포(濾布)에 오니 입자가 퇴적되어 이 퇴적층의 두께가 증가함에 따라, 여과압으로 인해 오니 입자가 눌려서 퇴적층이 압밀상태로 되어 여과 저항이 증대되어 여액의 배출이 지연되는데 그 원인이 있었다. 이 시점에서도, 퇴적층이 형성되지 않은 부분의 수분이 퇴적층내로 계속 공급되므로, 퇴적층내의 수분 함유량이 효과적으로 저하될 수 없으며, 따라서 그 두께는 서서히 증가하게 된다. 따라서, 여과시간을 연장시키고 부압을 증가시켜도, 퇴적층 상태의 농축 오니의 농도를 기대한 만큼 높일 수 없었다.
본 발명은 상술된 점들을 고려하여 창안된 것으로서, 그 목적은, 종래의 여과농축 방식에 있어서 압력을 높이고 여과시간을 연장시킴에 따라 발생되는 문제점을 해결하고, 오니조의 높이를 증가시켜 오니의 중력을 높이거나, 오니조 외부의 여액 배출관을 하향으로 길게 연장시켜 부압을 높이지 않으면서, 여과판의 표면에 형성된 농축 오니 퇴적층내로 미농축된 오니의 수분이 공급되는 것을 방지함으로써 고농도의 농축 오니를 수득하는 여과농축장치 및 여과농축 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 여과농축 장치의 구성은 다음과 같다 :
1. 여액 배출관에 급수수단 및 여액 배출펌프가 장착되어 있다. 상기 급수수단은, 여액 저장조와 여액 배출관을 연통 접속시키는 흡상관, 또는 여액 저장조와 상기 흡상관의 배관경로내에 설치된 급수펌프로 구성된다.
2. 미농축 오니의 배출장치가 오니조에 장착되어 있다. 상기 배출장치로는, 오니조의 저부에 구비된 미농축 오니 배출밸프 또는 미농축 오니 배출펌프를 사용할 수 있다.
3. 여과판 표면에 근접 배치되거나 이격 배치될 수 있는 배제 몸체 및 그 구동장치로 구성된 미농축 오니의 배제수단이 설치되어 있다. 상기 배제 본체로는 다이아프램, 판재 또는 여과판 자체를 사용할 수 있다.
본 발명의 여과농축 장치는 상기 1 내지 3의 구성에 대응하여 다음과 같이 작동한다 :
(1) 여액 배출관에 급수수단 및 여액 배출펌프가 구비되어 있으므로, 급수수단을 통해 여액 배출펌프의 흡인측 여액 배출관내에 물을 공급할 수 있어, 펌프실 내부에 물이 충만한 상태에서 여액 배출펌프를 계속 작동시킬 수 있다. 펌프실 내부에 물이 충만한 상태에서 여액 배출펌프를 작동시키는 경우에는, 대기압에 대한 부압이 흡인측에 발생하므로 여액 배출펌프를 흡인측 여액 배출관의 내부 및 여액 배출관에 접속된 여과판 내부의 공기가 펌프실내로 흡입되어 물과 함께 펌프의 토출측 배관으로 부터 배출된다.
이와 같이 배출 펌프를 계속 작동시키면, 여액 배출관 및 여과판 내부의 공기가 계외(系外)로 계속 배출되어, 부압상태가 서서히 높아지게 된다. 이 상태에서는, 여과판 표면중의 오니의 수분이 여액상태로서 여과판내에 흡수되므로 여과판 및 여액 배출관의 내부가 여액으로 충만되는 상태가 된다.
이 단계에서 급수수단에 의한 여액 배출관으로의 급수를 중단하면, 여액 배출펌프는 여과판내로 흡수된 여액만을 여액 배출관을 통해 흡인하게 된다. 따라서, 여액 배출펌프의 흡인측에서 발생하는 높은 부압을 여액 배출관 내부에 작용시킴으로써 여과를 수행할 수 있다.
(2) 상기와 같은 작동에 의해 높은 부압이 여액 배출관에 부여된 상태에서는, 오니를 여과할 수 있다. 그러나, 여과를 계속하면 여과판 표면의 여포에 오니입자가 퇴적되어 농축 오니가 형성된다. 이 농축 오니는 오니 입자가 압밀된 것으로서 유동성이 없는 한편, 주위의 미농축 오니는 유동성을 지닌다. 여기서 미농축 오니의 배출장치를 작동시키면 유동성이 있는 미농축 오니가 오니조 밖으로 배출되므로, 오니조내 여과판에 있는 농축오니는 대기와 접촉하게 된다. 따라서 여과판에 부착된 농축 오니와 미농축 오니가 접촉하지 않으면서, 이미 형성된 농축 오니만이 여과가 계속 이루어짐에 따라 고농도의 농축 오니가 수득된다.
(3) 미농축 오니의 배제수단이 구비된 장치에서는, 오니의 여과를 개시하기전에 구동장치를 통해 배제 본체를 이동시킴으로써, 배제 본체의 표면이 여과판 표면과 충분히 이격된 상태에서 오니의 여과를 개시한다. 오니의 여과가 진행됨에 따라 여과판 표면에 오니 입자가 퇴적되어 농축 오니가 형성 부착된다. 상기 농축오니는, 오니 입자가 압밀되어 퇴적된 것으로서 유동성이 없는 반면 주위의 미농축오니는 유동성을 갖는다. 이 상태에서, 구동장치를 통해 배제 본체를 이동시켜 배제 본체의 표면을 여과판 표면의 농축 오니에 당접 또는 접근시키면, 농축 오니의 주위에 존재하는 미농축 오니가 여과판 표면 주위의 공간으로 부터 외부로 배출될 수 있다.
이로써, 이미 형성되어 있는 여과판 표면상의 농축 오니는 배제 본체에 의해 미농축 오니와 차단된 상태가 되므로 미농축 오니로 부터 농축 오니에 수분이 침입되지 않으면서, 이미 형성된 농축 오니만을 여과시킬 수 있으므로 고농도으 농축 오니가 수득된다.
이하에서는, 본 발명의 여과 농축 장치의 실시예를 첨부된 도면에 기초하여 설명하기로 한다.
제 1 도는 본 발명에 따른 여과농축 장치의 구성중 일부 단면을 나타낸 모식도이다. 제 1 도는, 비유동성의 농축 오니가 여포면에 형성되어 있는 한편, 여포면에서 이격된 위치에는 유동성의 미농축 오니가 잔존하는 상황을 나타낸 것으로서, 편의상 여과판은 한 개만 도시한다.
제 1 도에서, 오니조(1)의 중앙위치에는 투액판(2a)과 그 판 (2a)의 외표면을 밀봉하여 덮고 있는 여포(2b)로 구성된 여과판(2)이 설치되어 있고, 여과판(2)의 상단부에 연결된 여액 배출관(3)은 오니조(1)의 외부로 도출된다. 오니조(1)의 외부로 도출된 여액 배출관(3)은 바닥면에 수직 방향으로 분기되어, 한쪽은 상향 연장되어 공기 배출 밸브(4)에 설치되고, 다른쪽은 오니조(1)의 하부까지 연장되어 여액 배출펌프(5)에 설치된다. 공기 배출 밸브(4)와 여액 배출 펌프(5)의 사이에는, 간막이 밸브(6)가 개재되어 있는 급수수단(7) 및 진공계(8)가 배치되어 있으며, 또한 오니조(1)의 저면에는 농축 오니 배출밸브(9)가 설치되어 있다.
오니조(1)내로는 미농축 오니(10)가 공급되고, 여과판(2)의 여포(2b)표면에서 미농축 오니(10)가 여과되어 농축 오니(11)로 형성되며, 여포(2b)에서 분리된 오니의 수분은 여액 배출관(3)을 통해 배출된다.
이상과 같이 구성된 여과농축 장치의 조작 방식에 대해 설명하기로 한다. 우선, 농축대상인 미농축 오니(10)를 여과판(2)의 상부에 이르기까지 오니조(1)내에 공급한 후, 공기 배출밸브(4) 및 간막이 밸브(6)를 개방시켜, 급수수단(7)에 의해 여액 배출관(3)내에 물을 충만시킨다. 여액 배출관(3)내에 존재하는 공기는 공기 배출밸브(4)를 통해 외부로 배출시킨다. 이어서 공기 배출밸브(4)를 폐쇄시키고, 여액 배출펌프(5)를 작동시켜 압력을 진공계(8)의 지시에 따라 소정의 압력으로 상승시킨 시점에서 간막이 밸브(6)를 폐쇄시켜 급수를 정지시킨다. 이로써, 사이폰 효과에 의해 여액 배출관(3)의 길이를 따라 부압이 여과판(2) 내부에 작용하여, 여포(2b)에 접하고 있는 미농축 오니(10)의 함유수분이 여과판(2)의 내측으로 흡수되어 여액 배출관(3)을 통해 배출됨에 따라 미농축 오니(10) 입자가 여포(2b)면상에 모여 퇴적된다. 여액 배출펌프 (5)의 흡인압력은 진공계(8)로 감시되며, 압력이 200mmHg에 도달한 시점에서 급수를 정지시키면 여액 배출펌프(5)에 의해 흡인압력이 더욱 증가되어, 여과판(2) 내부에 큰 부압이 작용하게 된다. 상기 부압은, 본 발명자들의 실험에 의하면 최고 700mmHg까지 도달하게 된다.
이와 같이, 여과판(2)내에 충분한 부압이 형성되어 오니가 여과됨에 따라 여과판(2)의 표면에는 농축 오니(11)가 퇴적된다. 이때 여액 배출펌프(5)를 정지시키고, 미농축 오니(10)를 오니조(1)의 외부로 배출시킨 후 공기 배출밸프(4)로 부터 공기를 역류시키면, 농축 오니(11)를 농축 오니 배출밸브(9)로 배출시킬 수 있다.
제 2 도는 제 1 도의 급수수단(7)의 일례를 나타낸 모식도로서, 제 1 도와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하였다. 제 1 도에 도시한 장치에서는, 급수수단(7)으로부터 공급되는 물로서 여액(12)을 사용할 수 있고, 제 2 도에서는 여액 저장조(13) 및 여액을 흡상하는 흡상관(14)을 급수수단(7)으로서 사용한다. 제 2 도에서, 간막이 밸브(6) 배관의 연장부는 여액 배출관(3)과 평행을 이루는 흡상관(14)을 형성하며 상기 흡상관(14)의 선단은 여액 배출관(3)의 아랫쪽에 위치한 여액 저장조(13)내에 이른다. 즉, 처음에는 여액 저장조(13)에 물이 충만한 상태에서 간막이 밸브(6)를 개방시켜 물을 흡상하여 흡상관(14)를 통해 여액 배출관(3)에 물을 공급함으로써 오니를 여과하고, 오니를 여과한 여액(12)을 여액 저장조(13)로 유입시킨 후 간막이 밸브(6)를 폐쇄시킨다. 그후, 여액(12)을 급수로서 사용할 수 있다.
제 3 도는 급수수단(7)의 일례를 도시한 모식도로서, 기본적으로 제 2 도와 동일한 구성을 갖는다. 제 2 도와 다른 점은, 흡상관(14)의 적당한 위치에 급수펌프(15)가 설치된 데 있다. 이와같이 하면, 여액 배출관(3)에 확실하게 물이 충만되어, 여과속도가 보다 증가할 수 있다.
제 4 도는 급수수단(7)의 일례를 도시한 모식도로서, 제 2 도 및 3도와는 여액 저장조(13)의 배치가 다르다. 즉 제 4 도에서는, 간막이 밸브(6)와 연결된 배관에 여액 저장조(13)가 설치되어 있어 여액 배출관(3)과 여액 저장조(13)가 연통하고, 여액 배출 펌프(5)의 아래쪽에서 분기되는 배관(16)이 설치되어 있으며, 또한 배관(16)에는 간막이 밸브(17)가, 그리고 여액 배출관(3)의 선단 부근에는 간막이 밸브(18)가 설치되어 있다. 여액저장조(13)에는 수위계(19)가 설치되어 있다. 따라서 여액 저장조(13)는, 제 2 도 및 3 도의 경우에 비해 여액 배출관(3)에 대해서 상당히 윗쪽에 설치되어 있다.
제 4 도의 급수수단(7)을 사용할 경우 작동 방식의 요점은 다음과 같다. 공기 배출밸브(4) 및 간막이 밸브(6)를 개방시켜 여액 배출관(3)내에 물을 공급한다. 이어서, 공기 배출밸브(4)를 폐쇄시키고 여액 배출펌프(5)를 작동시킨다. 이때 간막이 밸브(17)는 폐쇄키시고 간막이 밸브(18)는 개방시킨다. 진공도가 상승된 후에는, 간막이 밸브(6) 및 간막이 밸브(18)를 폐쇄시키고 간막이 밸브(17)를 개방시켜 여액(12)을 여액 저장조(13)로 보내고, 수위계(19)를 감시하여 여액(12)의 수위를 일정수준으로 유지시킨다.
제 5 도는, 고농도의 농축 오니를 수득하는 본 발명의 장치구성을 일부 단면으로 도시한 모식도로서, 제 1 도와 동일한 부분에는 동일 부호를 사용하였다. 제 5 도가 제 1 도와 다른점은, 오니조(1)의 저부에 미농축 오니 배출장치인 미농축 오니 배출밸브(20)가 부가되어 있는 점이다. 미농축 오니 배출장치는 이외에도 미농축 오니 배출펌프로도 작용할 수 있다. 오니조(1) 외부의 여액 배출관(3) 및 급수수단(7)등은 이미 도시된 것과 동일하므로 여기에서는 생략하였다. 제 5 도에 도시된 장치에서는, 여과가 진행되면서 농축 오니(11)가 형성된 후, 여과가 계속됨에 따라 미농축 오니(10)를 미농축 오니 배출밸프(20)를 통해 배출시킬 수 있다.
즉, 미농축 오니 배출밸프(20)가 개방되어 유동성 미농축 오니(10)가 오니조(1) 외부로 배출되면, 오니조(1)내의 여과판(2)에 형성되어 있는 농축 오니가 대기와 접촉하게 되어, 여과판(2)에 부착된 농축 오니(11)가 미농축 오니(10)와 접촉하지 않으면서, 이미 형성된 농축 오니(11)만이 계속 여과됨에 따라 고농도의 농축 오니를 수득할 수 있다.
제 6 도는 제 5 도에서 생략한 여액 배출관(3) 및 급수수단(7) 등을 도시한 모식도로서, 제 6 도의 여액 배출관(3) 및 급수수단(7) 등은 제 3 도에 도시한 구성을 사용한 것이므로 상세한 설명은 생략한다. 여기에서는, 농축 오니(11)가 여포(2b) 면에 형성되어 있고 여포(2b) 면으로 부터 이격된 위치에 미농축 오니(10)가 잔존되어 있는 상태를 도시하였다.
제 7 도는, 제 6 도에 도시한 퇴적층의 두께가 증가한 시점에서 오니조(1)내의 미농축 오니(10)를 배출시키고, 여과판(2)의 여포(2b) 면상에 농축 오니(11)만이 부착된 상태에서 여과를 계속 진행시키며, 여포면으로 부터 이격된 위치에 있는 미농축 오니(10)로 부터 농축 오니(11)에 수분이 공급되지 않는 상태에서 농축오니(11)의 수분만을 제거한 결과를 도시한 것으로서, 농축 오니(11)가 수축되어 균열부(11a)가 발생된 상황을 도시하였다. 균열부(11a)가 발생하면 공기가 균열부(11a)를 통해 여과판(2) 내부로 유입되어 여과판(2) 내의 부압이 저하된다. 따라서 여과 농축은, 균열부(11a)가 형성되기 전까지 실시할 수 있다.
예컨대, 고형분 4%의 정수 오니를 시료 오니로 사용한 경우, 여액 배출펌프(5)를 작동시킴으로써 여과판(2) 내부를 700mmHg의 부압으로 설정시켜 30분간 여과한 다음, 미농축 오니의 배출 밸브(20)를 열어 미농축 오니(10)를 배출시키고 여과판(2) 여포(2b) 표면에 농축 오니(11)만이 부착된 상태에서 여과를 계속한 결과, 34분후에 진공도가 서서히 저하되고 40분후에는 진공계(8)의 지시 압력이 300mmHg 이하로 되었다. 이때 농축 오니의 고형분은 20.4% 이었으며, 단지 진공도를 높게 하는 종래 방법에 비해 고농도의 오니가 수득되었다.
제 8 도에 도시한 여과농축 장치의 모식도는, 제 5 도에 도시한 장치의 오니조(1)내에 미농축 오니(10) 배제수단(21)이 설치된 것이다. 그 밖의 것은 제 5 도의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다. 상기 미농축 오니 배제수단(21)은 배제본체(22) 및 그 구동장치(23)로 구성되고, 배제 본체(22)의 한쪽 자유주면과 여과판(2)의 여포(2b) 면상에 형성된 농축 오니(11)의 자유주면이 바닥면에 수직을 이루는 방향으로 서로 대향하도록 배치된다. 상기 배제 본체(22)는 구동장치(23)를 통해 농축 오니(11)의 표면에 근접시키거나 또는 이격시킬 수 있다. 미농축 오니의 배제수단921)은, 여과판(2)의 반대측 농축 오니(11)에 대해서도 배치시킬 수 있으나, 여기에서는 설명의 편의상 1조의 미농축 배제 수단(21)만을 도시하였다. 상기 미농축 오니의 배제수단(21)은, 농축 오니(11)의 두께가 증가되었을 때 구동장치(23)을 사용하여 배제 본체(22)를 농축 오니(11)의 방향으로 이동시켜 농축 오니(11)에 근접시키거나 또는 배제 본체(22)를 농축 오니(11)에 밀착시킴으로써 농축 오니(11)의 근방에 존재하는 미농축 오니(10)를 배제시켜 농축 오니(11)만이 여과될 수 있도록 해준다. 농축 오니(11)는, 미농축 오니(10)로 부터 수분의 영향을 받지 않으면서, 여과판(2)의 테두리에 미농축 오니(10)가 잔존하고 있으므로, 농축 오니(11)에 균열부가 발생한 경우 상기 미농축 오니(10)에 의해 공기의 침입이 방지되므로 여과판(2)내의 부압의 저하가 방지되어 고농도의 농축 오니가 수득된다. 여과종료 후에는, 농축 오니(11)에 근접 또는 맞닿은 배제 본체(22)를 여과판(2)으로 부터 멀리 이격시킴으로써 농축 오니(11)의 배출공간을 확보시킨다.
예컨대, 고형분 4%의 정수 오니를 시료 오니로 사용할 경우에는, 여액 배출펌프(5)를 작동시켜 여과판(2)의 내부를 700mmHg의 부압으로 설정시키고 30분간 여과한 다음, 배제 본체(22)를 여과판(2)의 농축 오니(11)에 눌러 서로 밀착시킴으로써, 미농축 오니를 농축 오니의 주변에서 배제시킨 상태에서 다시 40분간 여과시켰다. 이 실험중 여액 배출관(3)의 부압은 700mmHg로 유지되었다. 여과가 종료된 후에는, 나서 미농축 오니 배출 밸브(20)을 열어 미농축 오니를 배출시킨 뒤, 배제 본체(22)를 여과판(22)으로부터 떼어내고, 여과판(2)의 여과면상에 존재하는 농축 오니를 오니조로 부터 분리시킬 수 있었다. 이 농축 오니의 고형분은 30.1%였다.
미농축 오니(10)의 배제수단은 이외에도 여러 가지가 고려된다.
제 9 도는, 미농축 오니(10)의 배제수단인 고무제 다이아프램(24)을 설치한 여과농축 장치에 대한 모식도로서, 상기된 도면과 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하였다. 제 9 도는, 두장의 여과판(2) 및 제 4 도의 도시한 급수수단(7)을 오니조(1) 외부 장치계에 사용한 경우를 예시한 것이다. 제 9 도의 장치는 오니조(1)내의 측면내벽과 두장의 여과판(2)의 중앙에, 여과판(2)과 대항하도록 고무제 다이아프램(24)이 설치되어 있다. 고무제 다이아프램(24)은, 가압공기의 공급과 배출을 가능하게 하는 장치(도시되지 않음)에 연결되어 있다. 여과가 진행됨에 따라 여과판(2) 표면상의 오니 입자 두께가 증대되어 농축 오니(11)가 형성된 단계에서는, 고무제 다이아프램(24)내에 가압 공기가 공급되어 상기 다이아프램(24)이 팽창하게 된다.
제 10 도는, 제 9 도의 고무제 다이아프램(24)이 팽창하여 다이아프램(24)의 표면과 농축 오니(11)의 표면이 서로 접촉하는 상태를 도시한 것이다. 여과판(2)의 여포(2b) 상방으로 부터 미농축 오니(10)가 배제됨에 따라, 여과판(2)에서는 농축 오니(11)만이 여과된다.
제 11 도에 도시한 장치는, 예컨대 다수개의 배제판(25)이 지지판(26)에 소정 간격으로 나란히 장착되어 있고, 상기 지지판(26)은 공기 실린더(27)에 연결되어 있으며 배제판(25)의 다른 단부는 모두 오니조(1)내의 여과판(2) 여포(2b)에 근접한 위치에 소정의 깊이까지 여과판(2)과 평행이 되도록 삽입 배치된다. 여과판(2)의 표면에 농축 오니(11)가 형성된 시점에서 공기 실린더(27)을 작동시키면, 각 배제판(25)이 하강하여 미농축 오니(10)를 배제시킴으로써, 각 배제판(25)이 비유동성 오니(11) 표면과 접하게 된다. 여과판(2)의 여포(2b)상에는 농축 오니(11)가 잔존하고 있으므로 농축 오니(11)의 여과만이 진행되어, 농축이 효율적으로 이루어진다.
제 12 도에 도시된 장치는, 제 9 도와 동일한 고무제 다이아프램(24)을 사용한다. 제 9 도에 도시한 장치와 다른 점은, 고무제 다이아프램(24)의 주표면에 여과판(2)이 부착되고, 상기 고무제 다이아프램(24)이 오니조(1)의 중앙과 내벽 측면에 배치되어 있으며, 고무제 다이아프램(24)이 설치되지 않은 여과판(2)의 여포(2b) 표면이 서로 대향하고 있다는 점이다. 제 12 도는 네장의 여과판(2) 표면에 농축 오니(11)가 부착 형성된 상태로서, 지금까지의 도면과 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하였다.
제 13 도에 도시한 장치는, 제 12 도에 도시한 장치의 미농축 오니(10)를 제거한 후 농축 오니(11)만을 여과시키는 상태를 도시한다. 즉, 농축 오니(11)가 여과판(2)의 여포(2b) 표면에 형성된 시점에서, 고무제 다이어프램(24)내에 가압공기를 공급하여 고무제 다이어프램(24)을 팽창시킴으로써, 서로 대향하는 여포(2b) 표면에 부착된 농축 오니(11) 사이에 미농축 오니(10)가 존재하는 제 12 도의 상태에서 미농축 오니(10)를 배제시킴으로써 농축오니(11)가 상호 밀착되어 있는 상태를 도시한다. 이 경우, 농축 오니(11)의 두께가 두배가 되므로 용이하게 낙하되는 잇점이 있다.
제 14 도에 도시한 장치는 두 개의 공기실린더(28)가 각각 오니조(1)의 내벽측면에 설치되고, 각각의 공기실린더(28)에는 모두 지지판(29)이 개재된 상태에서 여과판(2)이 장착되어 있다. 상기 여과판(2)중 지자판(29)에 부착된 면에는 여포가 부착되어 있지 않다. 상기 두 개 여과판(2)의 중간, 즉 오니조(1)의 중앙이 되는 위치에는, 양면에 여포(2b)를 가진 여과판(2)이 배치된다. 이 장치는, 여과판(2) 자체를 미농축 오니(10)의 배제수단으로 사용하고 있다. 제 14 도에 도시된 장치는, 여과판(2)의 표면에 농축 오니(11)가 부착형성된 상태이다.
제 15 도에 도시한 장치는, 제 14 도에 도시한 두 개의 공기실린더(28)를 작동시켜, 오니조(1)내의 내벽측에 있는 여과판(2)을 각각 중앙위치의 여과판(2) 방향으로 이동시킴에 따라, 여과판(2)에 부착 형성되어 있는 농축 오니(11)를 서로 밀착시킴으로써 미농축 오니(10)를 제거하고 농축 오니(11)만을 여과하는 상태이다. 이 경우, 여과판(2)의 이동과 함께, 이들을 연결하고 있는 오니조(1)내의 여액 배출관(3)도 이동하게되므로, 여액 배출관(3)은 이 목적에 적합한 가소성을 가져야 한다. 이상에서 본 발명의 여과농축 장치 및 그 여과농축 방법에 대해 설명했으나, 본 발명의 요점은 여과판내의 부압을 높이기 위해 여액 배출과에 급수수단 및 여액 배출펌프를 부착시킨 점; 고동도의 농축 오니를 수득하기 위해, 미농축 오니 배출장치를 오니조에 부착시킨 점; 및 미농축 오니 배제수단을 설치한 점에 있다.
오니의 여과농축장치는, 오니조내에 오니를 공급하고, 여액 배출관에 충만된 물에 의해 발생되는 여과판내의 부압에 의해 여과판 표면에 오니 입자를 포집하며, 수분을 여액 배출관으로 부터 오니조 외부로 배출시키는 것으로서, 이와 같은 본 발명의 여과 농축 장치는, 실시예에서 설명한 바와같이 급수수단 및 여액 배출펌프가 구비되어 있어 여과판 내부에 큰 부압이 작용하여 여과가 진행됨과 동시에, 오니조 저부에 설치된 미농축 오니 배출장치에 의해 미농축 오니가 오니조로부터 배출됨에 따라 이미 형성된 농축 오니만이 계속 여과될 수 있다. 또한, 오니조내에 미농축 오니 배제수단이 구비되어 있어 미농축 오니와 농축 오니가 차단됨에 따라, 미농축 오니로 부터 수분의 영향을 받지 않으면서 농축 오니만이 여과될 수 있다.
본 발명의 여과농축장치를 사용하여 오니의 여과농축을 실시하는 경우, 여과판에 높은 부압이 부여됨과 동시에 오니조에 설치된 각각의 장치에 의해 고농도의 농축 오니를 효과적으로 수득할 수 있다.

Claims (10)

  1. 오니조 ; 상기 오니조내에 설치된 여과판; 및 일단부는 상기 여과판에 부착되고 다른 단부는 상기 오니조의 외부로 인출되어 있으며, 급수 수단 및 여액 배출 펌프를 구비하고 있는 여액 배출관을 포함하는 여과농축 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 급수수단이 여액 저장조, 및 상기 여액 저장조로부터 흡상된 여액을 여액 배출관에 공급하는 흡상관으로 구성되는 여과농축 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 급수 수단이 여액 저장조, 상기 여액 저장조로부터 흡상된 여액을 여액 배출관에 공급하는 흡상관, 및 급수펌프로 구성되는 여과농축 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 급수수단이 여액 저장조, 및 여액 저장조와 여액 배출펌프의 노출측에 연결된 연통관으로 구성되는 여과농축장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 오니조의 저부에 미농축 오니 배출 장치를 추가로 구비하고 있는 여과 농축 장치.
  6. 여과판상에 농축 오니를 형성시키는 단계; 미농축 오니 배출장치에 의해 미농축 오니를 배출시키는 단계; 및 대기중에 노출된 상기 농축 오니만을 추가로 여과시키는 단계를 포함하는 제 5 항의 장치에 의한 여과농축방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 여과판 표면에 근접하거나 또는 이격될 수 있는 배제 본체 및 상기 배제 본체의 구동장치로 이루어진 미농축 오니의 배제수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 여과농축장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 배제 본체가 여과판에 형성된 농축 오니 표면에 평행하게 배치되어 유체의 공급 및 배출을 가능하게 하는 다이아프램인 여과농축 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 배제 본체가 대향 배치된 여과판인 여과농축장치.
  10. 여과판상에 농축오니를 형성시키는 단계; 미농축 오니 배제수단을 사용하여 여과판상의 농축 오니와 접하는 미농축 오니를 배제시키는 단계; 및 농축 오니와 미농축 오니를 차단시킨 상태에서 농축 오니를 추가로 여과시키는 단계를 포함하는 여과농축 방법.
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