KR100336507B1 - 전기식 슬러지 탈수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지 탈수장치에 관한 것으로, 고압벨트 프레스를 이용한 탈수장치와 관련하여 슬러지의 함수율을 최소화할 수 있는 고효율 전기식 슬러지 탈수 장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 단수 또는 복수개의 회전드럼(1)과, 필터벨트(2,3), 슬러지 공급장치(5), 슬러지 회수장치(6), 수분 회수장치(7)로 이루어지며,

상기 회전드럼(1)에 ＋전하를 인가하고, 필터 벨트(3)에는 －전하를 인가하여 압착되는 슬러지층에 전기장을 형성함으로서 압착에 의한 탈수(Pressure Filtration)와 함께 슬러지층에 전기장을 형성시킨 전기영동성(Electro- Phoresis)과 전기삼투성(Electro-Osmosis)이 입자와 수분에 작용하여 고효율의 탈수를 유도하는 전기식 슬러지 탈수장치에 있어서,

상기 필터 벨트(3)에는 망상(網狀)의 와이어 스크린(Wire Screen)을 소정 간격으로 배열 구성한 -전극(4)을 형성하고, 회전드럼(1) 외측의 필터 벨트(3)에 위치하는 -전극(4)에는 -전하를 인가하기 위한 -전극판(8)을 설치하여 압착되는 슬러지층에 전기장을 형성함으로서 전력소모를 최소화 할 수 있도록 한 것이다.

Description

전기식 슬러지 탈수장치{Electrode watering System for Separating Water from Sludge}

본 발명은 슬러지 탈수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압벨트 프레스를 이용한 탈수장치와 관련하여 슬러지의 함수율을 최소화할 수 있는 고효율 전기식 슬러지 탈수장치에 관한 것이다.

현재 국내에서 발생되는 하 ·폐수 슬러지는 대략 (1996년 현재) 796ton/day가 발생하고 있으며 슬러지의 대부분은 해양투기, 매립 그리고 소각 등의 방법으로 처분되고 있다.

그러나 상기한 해양투기 및 매립 등과 같은 슬러지 처분방법은 지가의 상승, 침출수 발생, 환경오염 유발, 지역주민과의 갈등 등과 같은 문제를 안고 있으며, 소각에 의한 방법은 처리비용이 높아 효율적인 문제 해결책이 되지 못하고 있는 실정이다.

그리고, 현재 국내 하수처리장에서는 원심농축기와 고압 벨트 프레스를 이용한 탈수장치를 사용하고 있는 데, 원심농축기의 경우는 원심력에 의해 고체성분과 액체성분을 분리하는 방법으로 최종 슬러지 케이크 함수율은 약 75wt% 정도이며, 고압 벨트 프레스는 벨트로 슬러지를 연속적으로 이송시키면서 드럼과의 압착에 의해 수분을 분리하는 방식으로 약 60wt%의 함수율을 갖는 슬러지 케이크를 생산할 수 있다.

그러나 이와 같은 방법으로 생산된 슬러지 케이크는 함수율이 매우 높은 것으로 매립에 의해 처리될 경우 토양의 함수율이 50wt% 임을 감안할 때 침출수의 유출을 피할 수 없으며 이로 인한 인근지역 주민들의 민원 발생 등 부착용을 초래하고 있고, 후처리 공정으로의 이동에 따른 운반비용을 증가시키며, 소각에 의한 처리시 낮은 발열량으로 인해 다이옥신 등의 유해가스가 다량 방출되며 막대한 처리비용이 소모되고 재활용 원료로 사용하기에도 어려운 실정이다.

이에 본 발명에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위한 최적의 방안으로서 슬러지의 함수율을 최소화하여 재활용 율을 높이고자 하는 것으로,

슬러지의 함수율을 최소화하기 위하여 기존의 하수 슬러지 탈수에 사용되고 있는 벨트 프레스 필터(Belt Press Filter) 장치의 성능을 개선하여 탈수드럼에 ＋전압을 인가하여 ＋극판으로 만들고 드럼 앞의 벨트 반대편에 －극판을 설치하여 전기장을 형성시킨 것이다.

즉, 슬러지가 벨트에 의해 드럼 쪽으로 유입되면서 중력에 의해 1차 탈수가 이루어지고, 벨트의 장력과 드럼의 압착에 의해 2차 탈수가 진행되며, 이와 동시에 양 극판 사이에 형성된 강한 전기장의 영향을 받아 －전하를 띠는 슬러지의 고체입자들이 드럼에 더욱 압착되고 수분들은 －극판 쪽으로 이동되어 3차 탈수되는 과정으로 슬러지의 함수율을 획기적으로 낮춤으로서 재활용 율을 증대시켜 슬러지 처리시 발생하는 여러 문제점을 해결하고자 한다.

도 1a, 1b는 본 발명이 적용된 탈수장치의 구성도

도 2a, 2b는 본 발명중 탈수용 고압벨트의 구성도

도 3a, 3b는 본 발명중 전극판의 구성을 보인 구성도

☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜

1;회전드럼

2,3;필터 벨트(Polyester Filter Belt)

4;－전극

5;슬러지 공급장치(Sludge Feeding)

6;슬러지 회수장치(Cake discharge)

7;수분 회수장치(Filtrate Drain)

8;전극판

9; 압착 및 전기장부(Pressure ＆ Electric Zone)

본 발명은 고효율의 전기식 슬러지 탈수장치로서 고압벨트에 의한 압착력과 전기적 영동력 및 삼투현상을 이용하여 최대 30wt% 함수율의 슬러지 생산이 가능하게 하며, 이를 통해 슬러지 처리시 발생되는 여러 문제들을 개선한 것에 특징이 있는 바, 이하 본 발명에 대하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은, 도 1a, 1b와 같이 단수 또는 직렬복수로 설치되는 회전드럼(1)과, 폴리에스테르 필터벨트(2,3), 슬러지 공급장치(5), 슬러지 회수장치(6), 수분 회수장치(7)로 구성된 고압 벨트 프레스 탈수장치에 있어서, 상기 ＋극인 회전드럼(1) 반대측에 －극판(4)을 설치하여 고효율 탈수작업이 가능하게 한 것이다.

회전드럼(1); 주로 스테인레스 재질로 제작되며, 투입된 슬러지에 압착력을 가하여 탈수가 이루어지도록 하고, 동시에 ＋극의 역할을 하도록 하여 슬러지 내부의 고체입자들이 더욱 강하게 압착되도록 한다.

필터벨트(2); 주로 폴리에스테르 재질로 제작되고, 탈수가 용이하도록 100∼300㎛의 공극을 가지며 탈수작업이 원활히 수행되도록 충분한 장력을 가지도록 구성한다.

필터벨트(3); 상기 필터벨트(2)와 같은 형태로 구성되나, －전극을 설치한다.

－전극(4); 주로 스테인레스 망으로 이루어지며, ＋극인 드럼의 반대편에서 －전하를 띠는 고체 입자들과 척력을 발생시켜 드럼에 더욱 압착되게 하며 동시에 수분을 끌어당겨 탈수를 촉진시킨다.

슬러지공급장치(5); 필터 벨트(3) 위에 슬러지가 균일하고 고르게 올려질 수 있도록 한다.

슬러지회수장치(6); 탈수공정을 마친 슬러지들을 벨트에서 긁어내어 회수한다.

수분회수장치(7); 중력탈수 영역과 가압 ·전기 탈수 영역에서 배출되는 수분을 회수한다.

상기에서 필터 벨트(3)에는 도 2a와 같이 스테인레스 망상(網狀)의 와이어 스크린(Wire Screen) 등을 필터 벨트(3)상에 소정간격으로 배열하여 －전극(4)을 형성하고, 상기 필터 벨트(3)가 회전드럼(1)을 경유하여 압착으로 탈수작업이 수행되는 위치의 회전드럼(1) 외측으로 －전극판(8)을 설치함으로서 상기 필터 벨트(3)의 －전극(4)에 －전하가 인가되게 한다.

상기 필터 벨트(3)에는 도 2b와 같이 필터 벨트(3) 전체에 와이어 스크린 등으로 －전극(4a)을 구성할 수도 있다.

그리고 필터벨트(3)의 －전극(4,4a)에 －전하를 인가하는 －전극판(8)은 도 3a, 3b와 같이 회전드럼(1) 외측으로 필터 벨트(3) 경유하는 압착부에 필터 벨트(3)의 －전극(4,4a)과 접촉하는 롤러형 전극부재(8a)나 판형 전극부재(8b) 등을 설치하여 압착 및 전기장부(9)(Pressure ＆ Electric Zone)를 형성하는 것으로, 이는 여러 형태의 전극부재로서 다양하게 실시할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 통상과 같이 회전드럼(1)과 필터 벨트(3)간의 압착에 의한 탈수(Pressure Filtration)과 함께 슬러지 층에 전기장을 형성시킨 전기영동성(Electro- Phoresis)과 전기삼투성(Electro-Osmosis)이 입자와 수분에 작용하여 탈수를 유도한다.

이하에 이를 상세하게 살펴보면; 회전드럼(1)과 필터벨트(3)의 상호 압착에 의해 입자의 기공 혹은 모세관을 통해 수분을 강제적으로 탈수시키게 되며, 이와 함께 회전드럼(1)에는 ＋전하가, 필터벨트(3)에는 －전하의 전기장(9)이 형성되어 있으므로 액체 슬러지에 대전된 입자는 전기영동현상에 의해 슬러지 입자가 띠고 있는 전하와 반대 전극 측으로 이동하게 된다.

일단 압착에 의해 충분한 수분이 제거되어 케이크가 형성된 후, 수분 내에 용해되어 있는 이온이 전기적 삼투현상(Electro-Osmosis)에 의해 반대 극으로 이동하면서 다시 수분이 제거된다.

일반적으로 슬러지 입자는 (-)표면 전하를 띠므로 슬러지에 전기장을 형성시키면 슬러지 입자는 입자가 가지고 있는 전하와 반대 전극인 (＋)극으로 이동하게 된다.

반면 슬러지 입자층 내의 수분은 (－)극으로 끌어당겨져 탈수가 촉진된다.

따라서 이러한 탈수작용은 종래 기계적으로 압착력에만 의존하던 고압 탈수식으로 탈수하기 어려운 난 탈수성 수분을 많이 함유하고 있는 슬러지에서 수분을 제거하거나 탈수의 효율을 증대시키는데 상당한 효과를 발휘하게 되어 슬러지 처리 및 재활용성을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 하수처리장에서 발생되어 대부분 매립되고 있는 슬러지의 함수율을 저감시킴으로서 매립으로 인해 발생되는 여러 가지 문제들을 해결할 수 있으며, 고효율의 탈수 가능으로 슬러지의 재활용 효율성을 일신하게 되는 것이다.

즉, 본원 발명은,

(가) 기술적 측면; 슬러지 탈수기술의 한계극복 및 새로운 탈수기술개발에 의한 파생적인 하수처리 및 슬러지 재활용 기술의 개발촉진 효과.

(나) 경제 및 환경적 측면; 토양의 함수율과 비슷하므로 침출수 발생량을 현격하게 줄일 수 있고, 최종발생 슬러지 양의 감소를 통한 매립지 운용효율증대 및 매립비용 절감, 그리고 슬러지 케이크 소각시의 제반소요경비 절감, 함수율 저하에 따른 재활용율의 증대, 건축자재원료 및 퇴배로의 재활용성 용이.

(다) 부대적 효과; 하수처리기술의 향상으로 환경오염방지에 일조, 하수슬러지의 활용영역 확대, 하,폐수 슬러지 처리에 따라 유발되는 각종 지역민원문제해결, 새로운 기술도입에 의한 산업기술의 향상촉진 등의 여러 효과와 이점을 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. 단수 또는 복수개의 회전드럼(1)과, 필터벨트(2,3), 슬러지 공급장치(5), 슬러지 회수장치(6), 수분 회수장치(7)로 이루어지며,

   상기 회전드럼(1)에 ＋전하를 인가하고, 필터 벨트(3)에는 －전하를 인가하여 압착되는 슬러지층에 전기장을 형성함으로서 압착에 의한 탈수(Pressure Filtration)와 함께 슬러지층에 전기장을 형성시킨 전기영동성(Electro- Phoresis)과 전기삼투성(Electro-Osmosis)이 입자와 수분에 작용하여 고효율의 탈수를 유도하는 전기식 슬러지 탈수장치에 있어서,

   상기 필터 벨트(3)에는 망상(網狀)의 와이어 스크린(Wire Screen)을 소정 간격으로 배열 구성한 -전극(4)을 형성하고,

   상기 회전드럼(1) 외측의 필터 벨트(3)에 위치하는 -전극(4)에는 -전하를 인가하기 위한 -전극판(8)이 설치된 것을 특징으로 하는 전기식 슬러지 탈수장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 -전극판(8)은 필터 벨트(3)의 -전극(4)과 접촉하는 롤러형 전극부재(8a)로 구성됨을 특징으로 하는 전기식 슬러지 탈수장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 -전극판(8)은 필터 벨트(3)의 -전극(4)과 접촉하는 판형 전극부재(8a)로 구성됨을 특징으로 하는 전기식 슬러지 탈수장치.
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