KR100330731B1 - 슬러지의 탈수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 하폐수처리장에서 발생되는 슬러지를 탈수하는 슬러지의 탈수장치에 관한 것으로, 다공성 천으로 만들어진 여과포 사이 또는 내부에서 슬러지에 기계적 압력을 가하여 탈수시키는 장치에 있어서, 탈수전 또는 탈수중의 슬러지에 원적외선, 레이저 등의 빛이나 전자파 또는 음파를 가하는 것을 특징으로 하여 탈수효율을 향상시킬 수 있게 하는 탈수장치를 제공하는 것이다.

Description

슬러지의 탈수장치{Dewatering apparatus of sludge and dewaterer}

본 발명은 슬러지를 탈수하는 슬러지의 탈수장치에 관한 것으로, 특히 원적외선, 레이저 등의 빛이나 전자파, 초음파를 이용하여 탈수효율을 향상시킬 수 있는 슬러지의 탈수장치에 관한 것이다.

하폐수처리과정에서 발생되는 슬러지는 고형물 농도가 높은 액상이며 부피가매우 크므로 슬러지의 처리 및 처분은 하폐수 처리에서 매우 중요한 과제이다.

이와 같은 슬러지는 최종처분에 앞서서 수분함량을 감소하기 위하여 농축, 개량, 탈수, 건조 등이 선행된다. 탈수는 슬러지의 함수율을 감소시키는 감량화 공정으로 대표적인 탈수방법으로는 원심분리, 여과탈수, 건조 등이 있다.

가장 많이 사용되는 여과 탈수 방법은 기계적으로 슬러지에 압력을 가하여 고형물은 여과포로 포집하고 수분을 통과되도록 한다. 대표적인 여과탈수 장치는 연속탈수방식인 벨트프레스(Belt Press)와 회분식 탈수방식인 필터프레스(Filter Press)가 있으며 거의 모든 종류의 슬러지를 효과적으로 탈수할 수 있다.

그러나, 이와 같은 기존의 탈수방법으로는 고형물 입자와 미생물 세포내의 수분, 세포와 고형물 사이의 간극수 등의 탈수가 어려워 탈수효율이 저조하였다.

탈수효율을 개선하려는 종래의 기술에는 간극수의 제거를 위해 탈수기에 전기장을 걸어주고 전기적인 인력에 의해 물분자가 이동되도록 하는 전해탈수 방법이 사용되었으나, 탈수기본체와 롤러 등이 전해부식되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 슬러지의 간극수나 미생물 세포내의 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 탈수장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈수장치는 다수개의 롤러에 의해 회전하는 두 개의 무한궤도 형태의 여과포에 의하여 슬러지를 중력 및 압축 탈수시키는 벨트프레스 탈수 장치에 적용될 수 있는데, 이러한 장치에 상기 여과포의 어느 부분에 빛이나 전자파 또는 음파를 조사하는 광원 또는 발진기가 구비된 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 상기 여과포와 롤러에 의하여 슬러지를 중력 및 압축 탈수시키는 종래방식의 벨트프레스에 원적외선, 레이저 등의 빛이나 고주파 전자파 또는 초음파를 슬러지에 조사하는 본 발명에 의한 탈수장치를 채택하여, 미생물 세포막을 파괴하거나 간극수의 점성을 낮추거나 진동에 의하여 간극수가 잘 배제되도록 하여 슬러지 탈수효율을 향상시키는 본 발명의 목적을 효과적으로 수행할 수 있게 하는 한편, 추가로 진공에 의하여 탈수효율을 증대시킬 수 있게 하는 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 탈수 장치의 일례를 도시한 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 롤러 11: 가압롤러12 : 상부여과포

14 : 하부여과포 16 : 밀착부

18 : 슬러지 공급부 20 : 발진기

22, 24 : 반사경 25 : 배기구

26 : 탈수여액받이 28 : 누설방지용 롤러

29 : 간격 롤러

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 탈수장치 중 벨트프레스 방식에 의한 탈수 장치의 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 다공성 천으로 만들어진 무한궤도형 여과포에 의하여 슬러지에 기계적 압력을 가하여 슬러지를 탈수시키는 방법에서, 탈수전 또는 탈수중의 슬러지에 빛이나 전자파 또는 초음파를 가하고 추가하여 여과포의 일부를 진공상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 장치이다.

본 발명의 탈수 장치의 제1실시예인 도 1의 장치는 상부여과포(12)와 하부여과포(14)로 이루어진 1쌍의 여과포들이 각각 복수개의 롤러(10)들에 안내되어 무한궤도식으로 이송되게 설치된다. 상기 상부여과포(12)의 윗면에 슬러지 공급부(18)로부터 투입된 슬러지는 상부여과포(12)에 실려 이송되는 도중에 1차로 중력에 의해 탈수되게 된다.상기 상부여과포(12)와 하부여과포(14)는 가압롤러(11)를 통과하면서 서로 포개어져 밀착됨으로써 그 사이에 개재된 슬러지를 가압하여 탈수시키는 밀착부(16)를 형성한다.그리고 상부여과포(12)와 하부여과포(14)가 서로 밀착하면서 그 사이에 개재된 슬러지를 압착탈수하게 되는 상기 밀착부(16)의 윗쪽에는 상부여과포(12)에서 하부여과포(14)쪽으로 고주파의 전자파를 발진시키는 고주파 발진기(20)가 설치되어 있다. 이때 조사되는 고주파의 전자파는 2450±50의 범위의 것이 가장 바람직하며, 이러한 주파수 범위의 전자파를 탈수중인 슬러지에 조사함으로써 슬러지에 함유된 물분자가 진동에 의한 마찰열로 가열되어 수분의 점도가 감소되므로 압착시에 고형물 사이의 간극수가 쉽게 배출되고, 일부 미생물의 세포막이 파열되어 세포내부의 원형질이 유출되는 한편, 일부 수분은 수증기로 증발되므로 탈수효율을 개선할 수 있다.그리고 상기 발진기는 전자파 발진기에 국한되지 않고, 레이저 또는 원적외선과 같은 빛 또는 초음파와 같은 음파 등 슬러지의 특성과 여건에 따라 다양한 종류의 파로 대체될 수 있으며 초음파는 슬러지에 직접 전달될 수 있도록 발진기(20)를 여과포 또는 롤러에 밀착시키기도 한다.이때 파장범위 4~25㎛인 원적외선을 탈수중인 슬러지에 조사하게 되면 슬러지층 내부까지 투과되어 열을 전달할 수 있으므로 슬러지가 쉽게 가열되고 수분의 점도가 감소되므로 압착시에 고형물 사이의 간극수가 용이하게 배출되는 한편, 이부 수분은 수증기로 증발되므로 탈수효율을 개선시킬 수 있다.그리고 레이저광선은 산란되지 않고 강한 에너지를 집적시킬 수 있으므로 탈수중인 슬러지에 조사하게 되면 미생물의 세포벽을 쉽게 파괴시켜서 탈수효율을 증대시킬 수 있게 된다.또 주파수범위 30~50㎒의 초음파를 탈수중인 슬러지에 조사함으로써 슬러지가 강하게 진동하게 되고, 이에 따라 고형물사이의 간극수가 진동에 의하여 외부로 쉽게 배출될 수 있고, 추가하여 진동에 의해 발생하는 발생되는 입자간의 마찰열로 인하여 수분의 점도가 감소되므로 고형물사이의 간극수가 쉽게 배출될 수 있게 된다.그러나, 이와 같이 여과포의 상부에서 파동이 작용되는 구조의 탈수 장치에서는 초음파의 경우에는 큰 영향이 없으나, 열이 많이 발생되는 레이저, 원적외선, 고주파 전자파 등은 슬러지보다 상부여과포(12)에 먼저 작용하므로 상부여과포(12)의 수명을 감소시키는 등의 악영향을 미칠 수 있다.한편, 상기 고주파 발진기(20)에서 발생되는 고주파의 누설을 막으면서 외부에 미치는 악영향을 감소시키고 목표로 하는 조사부위에 집적될 수 있도록 하기 위하여 고주파 발진기(20)의 후면과 여과포의 건너편에 각각 반사경(22, 24)을 두었고, 반사경의 끝부분은 여과포(12, 14)와 밀착되도록 하였으며 여과포(12, 14)와 반사경(22, 24)이 닿는 부분의 마찰을 줄이기 위하여 누설방지용 롤러(28)를 두었다.

또한 상기 반사경(22, 24)에 의하여 여과포의 일부구간이 밀폐되도록 구성하고 내부의 공기를 배기할 수 있는 배기구(25)를 두어 진공펌프 등을 이용하여 상기 배기구(25)를 통하여 반사경 내부에서 여과포의 어느 일방으로 공기가 이동되도록 하거나 진공을 유지시켜서 탈수효율을 개선할 수 있다.

이와 같은 구조의 탈수 장치는 상부여과포(12)와 하부여과포(14)를 통하여 중력탈수 및 압축탈수를 시키면서 슬러지에 빛, 전자파 또는 음파 등을 선택적으로 조사하여 슬러지를 구성하는 미생물의 세포막을 파괴하거나 온도를 높여서 간극수의 점성을 낮추거나, 진동 또는 진공에 의하여 간극수가 잘 배제되도록하여 탈수 효율이 향상될 수 있게 한 것이다.

도 2는 상기 도 1의 탈수 장치에서 광원이나 발진기로부터 조사되는 빛이나 전자파, 초음파가 상부여과포(12)에 의해 차단되거나 상부여과포(12)의 노후화를 막기 위한 것으로, 도 1의 실시예에 간격롤러(29)를 추가로 구성하여 상부여과포(12)와 하부여과포(14)사이를 이격시키고 하부여과포(14) 위에 노출된 슬러지 위에 빛이나 전자파 등이 직접 조사될 수 있도록 개선한 것이다. 상부여과포(12)를 간격롤러(29)로 인양하여 상부여과포(12)와 하부여과포(14) 사이에 일정한 간격을 형성하고, 이 사이에 발진기(20)를 두어 하부여과포(14) 표면에 있는 슬러지에 직접 고주파가 조사될 수 있는 구조이며 그외의 구조는 도 1의 실시예와 동일하다.

이와 같은 구조의 장치는 상부여과포(12)에 의해 광원이나 발진기로부터의 빛이나 고주파, 초음파 등이 차단되지 않으므로 더욱 효과적이다.

도 3의 탈수 장치는 하부여과포(14)를 통과한 빛이나 고주파, 초음파 등이 외부로 누설되는 것을 방지하는 반대측 반사경(24)을 롤러로 대체한 것이다.

그 작용은 도 1의 탈수 장치와 동일하며 단지 반대측 반사경(24)이 롤러로 대체된 것으로 상기 롤러에 의하여 고주파 등의 누설이 방지되며 동시에 압축배수를 시킬 수 있는 것에 그 차이점이 있는 것이다.

본 발명에 따른 탈수장치는 도 1 내지 도 3에서 예를 든 벨트프레스에 국한되지 않으며 필터프레스, 건조상, 원심탈수기 등 다양한 탈수 장치에도 제한없이 적용될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 탈수장치는 이미 제작되어 사용중인 종래의 탈수 장치의 효율을 용이하게 개선할 수 있으며 하폐수 처리장에서 발생되는 슬러지의 탈수효율을 개선하여 슬러지의 수분함량과 체적을 감소시킴으로써 운반비용, 처분비용, 소각에 따른 보조연료비용면에서 매우 경제적이며 슬러지의 물성이 개량되어 취급이 용이해질 뿐만 아니라 제지공장, 전분공장 등의생산공장의 탈수 공정에서도 이용할 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 복수개의 롤러(10)에 안내되어 무한궤도식으로 이송되는 상부여과포(12)와 하부여과포(14)사이에 슬러지를 투입하고, 그 사이에 슬러지가 투입되어 있는 상기 상부여과포(12)와 하부여과포(14)를 가압롤러에 통과시키면서 서로 밀착시켜 상기 1쌍의 여과포(12,14)사이에 개재된 슬러지를 탈수시키는 슬러지 탈수장치에 있어서,

   상기 상부여과포(12)와 하부여과포(14)가 서로 밀착하는 밀착부(16)의 외측에 상기 여과포(12,14)들 사이에 개재된 슬러지에 구조파의 전자파 또는 초음파가 가해지도록 고주파 발진기(20)가 구비된 것을 특징으로 하는 탈수 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밀착부916)의 상부여과포(12)와 하부여과포(14)사이에 상부여과포(12)를 하부여과포(14)에 대하여 이격시키는 간격롤러(29)가 설치되고, 상기 발진기(20)는 상부여과포(12)와 하부여과포(14)사이에 배치되어 하부여과포(14)에 얹혀 이송되는 슬러지에 직접 전자파나 초음파를 조사하게 된 것을 특징으로 하는 탈수 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 슬러지에 조사되는 전자파나 초음파는 외부로 누설되지 않고 상기 슬러지로 반사될 수 있도록 상기 발진기의 주변에는 반사경이 설치된 것을 특징으로 하는 탈수 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사경은 상기 광원이나 발진기 주위의 반사경과 여과포를 통과한 전자파 또는 초음파의 외부 누설을 방지하는 반대측 반사경으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탈수 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 반사경에는 배기구가 구비되어 반사경의 내부는 진공이 유지되면서 여과포의 어느 일방으로 공기가 이동될 수 있도록 상기 배기구는 진공펌프와 연결되는 것을 특징으로 하는 탈수 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 반대측 반사경은 롤러로 된 것을 특징으로 하는 탈수 장치.